[发明专利]一种无机氧化物包覆型荧光粉及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于材料技术领域，具体涉及一种无机氧化物包覆型荧光粉及其制备方法。

背景技术

当某种物质受到激发（射线、高能粒子、电子束、外电场等）后，物质将处于激发态，激发态的能量会通过光或热的形式释放出来。如果这部分能量是位于可见、紫外或是近红外的电磁辐射，此过程为发光过程。能够实现发光过程的物质叫做发光材料，其中的一类固体粉末又叫荧光粉。荧光粉是广泛应用于照明、显示、检测、标识等领域的高附加值功能材料。随着节能光源和大屏幕显示器件的推广普及，荧光粉产业近年来取得了持续高增长。研究开发发光效率高、与应用对象匹配性好、色纯度高、物理化学性质稳定的荧光粉引起人们的极大关注。

目前，荧光粉在使用中主要存在以下问题。（1）辐照劣化：指荧光粉在使用过程中受到高能射线或粒子的轰击，内部结构即发光中心的微环境发生变化，从而造成荧光粉性能劣化的现象，具体表现为亮度衰减、色度偏移等，导致应用对象寿命的衰减。（2）热劣化：在经过高温烘烤或煅烧工艺时，部分荧光粉的发光中心被氧化或出现微结构变化，也会造成荧光粉性能的劣化，同样表现为亮度衰减、色度偏移等，降低了荧光粉制品的性能，且限制了荧光粉的应用范围。（3）化学稳定性：指一些荧光粉在水中或受热时易分解，造成亮度衰减或失效。（4）分散性和涂敷性：荧光粉在水中或制浆时，由于表面电性的原因，分散性很差，容易聚集、沉降，导致涂敷均匀性不良，影响了应用器件的光学均匀性和一致性。

对荧光粉进行表面包覆被认为是解决或改善上述问题的有效途径，一方面调控荧光粉的表面电性、改善粉体表面损伤，提高荧光粉的分散性和涂覆均匀性，从而改善器件的光学均匀性与一致性，另一方面使荧光粉和外界隔离开来，有效保护荧光粉，减少外界因素对荧光粉的影响，延长荧光粉的使用寿命。根据包覆膜层的化学成分，可以分为有机物包覆和无机物包覆；根据包覆工艺方法，可以分为物理包覆技术（干法固相）和化学包覆技术（湿法液相或气相）。有机物包覆虽然可以显著改善荧光粉在水中或制浆时的分散性，然而在降低辐照劣化和热劣化、提高化学稳定性等方面效果不明显；物理包覆技术往往存在包覆层与荧光粉结合不牢固、较难形成致密包覆层的缺陷；气相包覆法对设备和能源的依赖性较高，且工艺较复杂；通常液相法易导致包覆物团聚，使包覆层不均匀，或者包覆层太厚，导致发光性能下降，且水性介质还会引起一些荧光粉的水解。

发明内容

本发明目的是针对现有技术的不足，采用化学方法在荧光粉表面包覆无机氧化物，利用包覆物的异相均匀成核实现均匀包覆，通过控制反应速度实现可控包覆并减小包覆层厚度，同时抑制荧光粉的水解，包覆层均匀、连续、致密、牢固、厚度薄、不损失发光强度。

为达到上述目的，采用技术方案如下：

一种无机氧化物包覆型荧光粉，其表面包覆层含有氧化硅、氧化镁、氧化铝的任意一种或任意两种或三种，采用如下方法制备而来：

1）根据上述包覆层所含无机氧化物的种类，选择正硅酸乙酯、可溶性镁盐、可溶性铝盐制备溶液A，溶剂为水或者水与乙醇的混合液；

2）先用强酸调节pH值至1～2，再用弱碱调节pH值至5～7得到溶液B；所述强酸为硫酸、盐酸或硝酸；所述弱碱为氨水、碳酸铵或碳酸氢铵；

3）在混合溶液B中加入尿素和荧光粉，于80～120℃的温度下反应0.1～6小时，得到含有荧光粉的浆体C，冷却后固液分离，洗涤并烘干得到粉末；

4）将烘干粉末在300～700℃的温度下煅烧0.1～6小时得无机氧化物包覆型荧光粉。

按上述方案，溶剂为水与乙醇的混合液时，水：乙醇体积比为20:1～1:3。

按上述方案，所述正硅酸乙酯、可溶性镁盐、可溶性铝盐按对应金属氧化物的质量计算，对应氧化硅、氧化镁、氧化铝用量为荧光粉用量的0～15%；三种氧化物的总质量为荧光粉质量的0.1～15%。

按上述方案，所述尿素的用量为溶液A中金属元素总摩尔量的3～20倍。

按上述方案，所述煅烧过程中，对于在氧化气氛中热稳定性不好或易被氧化的荧光粉，选择在还原气氛中煅烧；还原气氛使用碳热或使用氮氢混合气。

按上述方案，针对易发生水解的荧光粉，制备溶液A时加入了正硅酸乙酯。

按上述方案，所述无机氧化物包覆型荧光粉的制备方法，包括以下步骤：

1）根据上述包覆层所含无机氧化物的种类，选择正硅酸乙酯、可溶性镁盐、可溶性铝盐制备溶液A，溶剂为水或者水与乙醇的混合液；