《荧光粉制备》PPT课件

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1、第十一章荧光粉的制备采用高纯原料、运用精细化学工艺、制备具有特定化学组成、晶体结构和缺陷的高纯化合物的过程一、发光材料制备方法概述制备方法分类高温法高温固相反应喷雾热分解燃烧法微波辅助加热法溶液法沉淀法水热法溶胶-凝胶法二、高温固相反应法工艺过程原材料提纯混合、球磨高温煅烧粉碎、球磨分选漂洗表面处理筛分产品在高温下，通过各种离子的互扩散、迁移完成基质晶格的形成与激活剂的引入1原材料提纯极少量杂质的存在可能有效地赋予或严重地影响材料的发光性能在纯净的ZnS晶体中掺人0.01%(质量)的Ag+离子作为激活剂，可以使它在阴极射线激发下

2、产生明亮的蓝色荧光Ag+离子在晶格中形成了一些发光中心如果在ZnS:Ag+中含有0.001%(质量)的Ni2+离子，则会完全猝灭这种蓝色荧光Ni2+离子(或其他铁族元素离子，Fe2+、Co2+)在晶体的禁带中构成深的局域能级，成为自由电子和空穴的无辐射复合中心，发光中心吸收的激发能被转递给这些铁族元素离子。这类有害于晶体发光的离子叫做猝灭物质(Killers)有某些杂质虽然不猝灭特定的发光，但却可能使晶体中产生不需要的额外的发射谱带使用分离不够纯净的某种稀土离子掺人晶体作为激活剂时，很可能带入另一种稀土离子，使晶体产生另一稀土离

3、子的发光谱带，造成不纯正的发光颜色在发光材料制备和生产过程中要保证物质的纯净和环境的洁净各种器皿、用具的洁净、高纯去离子纯水的制备或取得、各种化学原料试剂的提纯、工作场所的洁净和空气的净化（A）高纯硫化锌/镉的制备高纯硫酸锌/镉溶液与纯净的硫化氢气体反应向提纯的的ZnSO4溶液中通入纯净的H2S气体，即生成ZnS沉淀（溶液温度90℃，H2S压强70-80mmHg）获得高纯度硫酸锌/镉溶液是关键市售的化学纯ZnSO4·2H2O的纯度为95~98%，含有少量的Fe2+、Cu2+、Ni2+等有害杂质提纯方法（之一）将ZnSO4·2H2

4、O溶于纯水（电阻率>10MΩ·cm）配置成10%的溶液过滤除去不溶物加入适量的H2O2以氧化Fe2+为Fe3+加入适量Mg(OH)2浆液，使Fe3+形成Fe(OH)3沉淀析出，过滤在清液中加入(NH4)2S溶液，使Cu2+沉淀为CuS然后加入丁二酮肟，使Ni2+沉淀为Ni[CH3-C(=N-OH)-C(=NO-)-CH3]2长时间澄清后，过滤得到高纯ZnSO4溶液2发光材料粉体的配比以Ca5(PO4)3(F，Cl):Sb3+，Mn2+为例CaHPO4——磷酸根和钙CaCO3——钙离子CaF2——氟离子、钙离子CaCl2——氯离子

5、、钙离子Sb203——锑离子Mn3(PO4)2——锰离子、磷酸根原材料占粉体总重量的约90%决定产物的最终形貌原材料按化学计量比配置吗？Yes？No？No粉体组成中，P组分应超过化学计量比2-3%含氧酸盐荧光粉的粉体构成通常偏离最终产物的化学计量比例：在Zn2SiO4的粉体中SiO2应过量超过化学计量的部分在煅烧过程中挥发掉也可能形成一些副产物，需要在煅烧后清洗去除卤粉的发光效率与Me/P比例的关系Me=Ca+Sb+Mn3高温固相过程作用：基质晶格的形成与激活剂的引入在已有基质晶格中引入激活剂ZnS:Ag形成基质晶格的过程中同时

6、完成掺杂过程Zn2SiO4:Mn2+Ca5(PO4)3(F，Cl):Sb3+，Mn2+2ZnO+SiO2+0.002MnCO3→Zn2SiO4:Mn2+(0.02)+CO2↑6CaHPO4+3CaCO3+0.9CaF2+0.1CaCl2+0.1Sb2O3+0.4MnCO3→Ca5(PO4)3(F0.9Cl0.1):Sb3+(0.1)，Mn2+(0.2)+CO2↑决定固相反应的因素内部因素各反应物组分的能量状态，晶体结构，缺陷，形貌（包括粒度、孔隙度、表面积等）外部因素反应物之间充分接触的状况，反应物受到的温度、压力以及预处理的情

7、况（如辐照、研磨、预烧、淬火等），反应物的蒸气压或分解压，液态或气态物质的介入等应将反应物粉细研磨至很细的颗粒，并使它们混合均匀，使反应物之间有最大的接触面积和最短的互扩散距离加热混合物至适当的高温以加速离子迁移的速度气态输运和液态输运在高温固态反应中发挥重要的作用4助熔剂（Fluxes）目的——促进高温固相反应，使之容易进行助溶剂——熔点比较低、对产物发光性能无害的碱金属或碱土金属卤化物、硼酸等用法——添加在反应物中机理——助熔剂在高温下熔融，可以提供一个半流动态的环境，有利于反应物离子间的互扩散，有利于产物的晶化（液态输运）

8、效果——降低固相反应温度，促进结晶ZnS颗粒尺寸与助溶剂和煅烧时间的关系.(a)卤化物助溶剂的熔点高于煅烧温度(b)卤化物助溶剂的熔点低于煅烧温度助溶剂熔化形成液相助溶剂的熔点低于煅烧温度——液相输运助溶剂未熔化例一：BaFCl:Eu2+（利用低熔原材料做助溶剂