一种新型蓝绿色荧光粉的制备方法及其应用

技术领域

本发明属于荧光粉制备技术领域，具体是一种新型蓝绿色荧光粉的制备方法及其应用。

背景技术

荧光材料广泛应用于照明、显示等行业，主要包括红粉、黄粉粉、绿粉等。传统荧光粉材料多以稀土元素作为发光中心的无机陶瓷结构，如BAM粉、YAG粉等。这些荧光材料需要稀土元素的掺杂，并且需要较高的烧结温度，所以制作成本非常高。另外，高温烧结的陶瓷结构容易发生团聚或者颗粒长大，所以烧结制备的陶瓷荧光粉颗粒分布不均匀，且很难获得小颗粒粉体。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种新型蓝绿色荧光粉的制备方法及其应用。

为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种新型蓝绿色荧光粉的制备方法，所述新型蓝绿色荧光材料是由单体聚合形成聚合物然后发生热解形成的无机亚微米级粉体，其制备方法包括以下步骤：

步骤一，将聚合物单体分散到有机溶剂中形成均匀溶液，搅拌条件下发生水解聚合，然后转移到加热炉中；

步骤二，在还原气氛下，缓慢加热溶液，并在低温区保温一段时间，蒸发溶剂并发生聚合物之间的交联反应；

步骤三，在还原气氛下，继续升高温度，使聚合物发生无机化分解反应，自然降温后，获得目标粉体。

优选的，所述步骤一中聚合物单体为有两个或三个氯原子取代的硅烷结构

优选的，所述步骤一中溶液为聚合物单体的任意一种或多种混合分散在有机溶剂中，所述的有机溶剂为乙醇、正庚烷、丙酮等常见有机溶剂。

优选的，所述步骤二中还原气氛为氨气或者氢气。

优选的，所述步骤二中缓慢加热是指0.5-2℃/min。

优选的，所述步骤二中的低温条件是指150-300℃。

优选的，所述步骤二中的低温保温时间为0.5h-2h。

优选的，所述步骤三中的继续升高温度范围是400-1000摄氏度。

优选的，所述步骤三中的高温保温时间为1h-4h。

第二方面，一种新型蓝绿色荧光粉的制备方法得到的蓝绿色荧光材料及其应用。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

与传统稀土发光荧光粉材料相比，本发明方法制备的新型荧光粉，不需要稀土元素掺杂，降低了原材料的成本。

本发明方法制备的新型荧光粉，在低温条件下，就可以获得，与传统荧光粉体相比，降低了制造成本。

本发明原料为液体聚合物单体，液相法制备可以使荧光粉的颗粒较小，为纳米级，粒径分布比较均匀。

附图说明

图1为本发明实施例2中所获得荧光粉体的形貌；

图2为本发明实施例2中所获得荧光粉体的激发和发射光谱；

图3为本发明实施例3中所获得荧光粉体的激发和发射光谱；

图4为本发明实施例4中所获得荧光粉体的激发和发射光谱；

图5为本发明实施例5中所获得荧光粉体的形貌；

图6为本发明实施例5中所获得荧光粉体的激发和发射光谱；

图7为本发明实施例6中所获得荧光粉体的形貌；

图8为本发明实施例6中所获得荧光粉体的激发和发射光谱；

图9为本发明实施例6中所获得荧光粉体的形貌；

图10为本发明实施例7中所获得荧光粉体的激发和发射光谱。

具体实施方式

以下结合附图1-10，进一步说明本发明一种新型蓝绿色荧光粉的制备方法及其应用的具体实施方式。本发明一种新型蓝绿色荧光粉的制备方法及其应用不限于以下实施例的描述。

实施例1：

本实施例给出一种新型蓝绿色荧光粉的制备方法的具体实施方式，新型蓝绿色荧光材料是由单体聚合形成聚合物然后发生热解形成的无机亚微米级粉体，其制备方法包括以下步骤：

步骤一，将聚合物单体分散到有机溶剂中形成均匀溶液，搅拌条件下发生水解聚合，然后转移到加热炉中；

步骤二，在还原气氛下，缓慢加热溶液，并在低温区保温一段时间，蒸发溶剂并发生聚合物之间的交联反应；

步骤三，在还原气氛下，继续升高温度，使聚合物发生无机化分解反应，自然降温后，获得目标粉体。

进一步的，步骤一中聚合物单体为有两个或三个氯原子取代的硅烷结构

进一步的，步骤一中溶液为聚合物单体的任意一种或多种混合分散在有机溶剂中，的有机溶剂为乙醇、正庚烷、丙酮等常见有机溶剂。

进一步的，步骤二中还原气氛为氨气或者氢气。

进一步的，步骤二中缓慢加热是指0.5-2℃/min。

进一步的，步骤二中的低温条件是指150-300℃。

进一步的，步骤二中的低温保温时间为0.5h-2h。

进一步的，步骤三中的继续升高温度范围是400-1000摄氏度。

进一步的，步骤三中的高温保温时间为1h-4h。

实施例2

将20％二氯二甲基硅烷和20％二氯甲基硅烷分散到乙醇中形成均匀溶液，搅拌30min，发生聚合反应，获得有一定粘度溶液。将溶液转移到加热炉中，在氨气气氛下，1℃/min升温速率加热上述溶液，在200℃保温1h，溶液中溶剂被蒸发，聚合物之间发生交联反应，形成蓬松状粉体。继续升高温度到600℃保温2h，聚合物发生无机化热解反应，然后自然降温后，获得目标荧光粉体。

如图1所示，所获得的目标荧光粉体形貌为纳米级球体颗粒，颗粒粒径分布比较均匀。

如图2所示，所获得的目标荧光粉体荧光激发和发射光谱，粉体发射光谱显示为蓝绿光，最大激发波长为365nm，最大发射波长为475nm。

实施例3

将20％二氯二甲基硅烷和20％二氯甲基硅烷分散到乙醇中形成均匀溶液，搅拌30min，发生聚合反应，获得有一定粘度溶液。将溶液转移到加热炉中，在氨气气氛下，1℃/min升温速率加热上述溶液，在200℃保温1h，溶液中溶剂被蒸发，聚合物之间发生交联反应，形成蓬松状粉体。继续升高温度到600℃保温1h，聚合物发生无机化热解反应，然后自然降温后，获得目标荧光粉体。

如图3所示，所获得的目标荧光粉体荧光激发和发射光谱，粉体发射光谱显示为蓝绿光，最大激发波长为365nm，最大发射波长为475nm。

实施例4

将20％二氯二甲基硅烷和20％二氯甲基硅烷分散到乙醇中形成均匀溶液，搅拌30min，发生聚合反应，获得有一定粘度溶液。将溶液转移到加热炉中，在氨气气氛下，1℃/min升温速率加热上述溶液，在200℃保温1h，溶液中溶剂被蒸发，聚合物之间发生交联反应，形成蓬松状粉体。继续升高温度到600℃保温4h，聚合物发生无机化热解反应，然后自然降温后，获得目标荧光粉体。

如图4所示，所获得的目标荧光粉体荧光激发和发射光谱，粉体发射光谱显示为蓝绿光，最大激发波长为365nm，最大发射波长为475nm。

由实施例2，3，4可知，保温时间对于所获得荧光粉体的最大激发和发射波长没有影响，但对于荧光强度有较大影响，最佳保温时间为2h，保温时间过长或者过短都会降低材料的荧光强度。

实施例5

将20％三氯硅烷和20％三氯甲基硅烷分散到乙醇中形成均匀溶液，搅拌30min，发生聚合反应，获得有一定粘度溶液。将溶液转移到加热炉中，在氨气气氛下，1℃/min升温速率加热上述溶液，在200℃保温1h，溶液中溶剂被蒸发，聚合物之间发生交联反应，形成蓬松状粉体，继续升高温度到400℃保温2h，聚合物发生无机化热解反应，然后自然降温后，获得目标荧光粉体。

如图5所示，所获得的目标荧光粉体形貌为微米级颗粒，粒径分布比较均匀，颗粒与颗粒间发生团聚。

如图6所示，所获得的目标荧光粉体荧光激发和发射光谱，粉体发射光谱显示为蓝绿光，最大激发波长为345nm，最大发射波长为440nm。

实施例6

将20％三氯硅烷和20％三氯甲基硅烷分散到乙醇中形成均匀溶液，搅拌30min，发生聚合反应，获得有一定粘度溶液。将溶液转移到加热炉中，在氨气气氛下，1℃/min升温速率加热上述溶液，在200℃保温1h，溶液中溶剂被蒸发，聚合物之间发生交联反应，形成蓬松状粉体。继续升高温度到800℃保温2h，聚合物发生无机化热解反应，然后自然降温后，获得目标荧光粉体。

如图7所示，所获得的目标荧光粉体形貌为纳米级球体颗粒，颗粒粒径分布比较均匀，但是颗粒间发生团聚。

如图8所示，所获得的目标荧光粉体荧光激发和发射光谱，粉体发射光谱显示为蓝绿光，最大发射波长为460nm。

实施例7

将20％三氯硅烷和20％三氯甲基硅烷分散到乙醇中形成均匀溶液，搅拌30min，发生聚合反应，获得有一定粘度溶液。将溶液转移到加热炉中，在氨气气氛下，1℃/min升温速率加热上述溶液，在200℃保温1h，溶液中溶剂被蒸发，聚合物之间发生交联反应，形成蓬松状粉体。继续升高温度到1000℃保温2h，聚合物发生无机化热解反应，然后自然降温后，获得目标荧光粉体。

如图9所示，所获得的目标荧光粉体形貌为不规则颗粒，颗粒粒径较大，为微米级，且颗粒分布不均匀。

如图10所示，所获得的目标荧光粉体荧光激发和发射光谱，粉体发射光谱显示为蓝绿光，最大激发波长为350nm，最大发射波长为450nm。

由实施例2，5，6，7可知，加热温度对粉体的形貌和荧光光谱都有很大的影响，最佳温度为600℃，温度过低或者过高会使粉体颗粒发生长大和团聚，发射荧光光谱的强度降低，且最大发射波长像蓝光方向移动。

实施例8

将20％二氯二甲基硅烷和20％二氯甲基硅烷分散到正庚烷中形成均匀溶液，搅拌30min，发生聚合反应，获得有一定粘度溶液。将溶液转移到加热炉中，在氨气气氛下，1℃/min升温速率加热上述溶液，在200℃保温1h，溶液中溶剂被蒸发，聚合物之间发生交联反应，形成蓬松状粉体。继续升高温度到600℃保温2h，聚合物发生无机化热解反应，然后自然降温后，获得目标荧光粉体。

所获得的目标荧光粉体形貌为纳米级球体颗粒，颗粒粒径分布比较均匀。粉体发射光谱显示为蓝绿光，最大激发波长为365nm，最大发射波长为475nm。

实施例9

将20％二氯二甲基硅烷和20％二氯甲基硅烷分散到乙醇中形成均匀溶液，搅拌30min，发生聚合反应，获得有一定粘度溶液。将溶液转移到加热炉中，在氢气气氛下，1℃/min升温速率加热上述溶液，在200℃保温1h，溶液中溶剂被蒸发，聚合物之间发生交联反应，形成蓬松状粉体。继续升高温度到600℃保温2h，聚合物发生无机化热解反应，然后自然降温后，获得目标荧光粉体。

所获得的目标荧光粉体形貌为纳米级球体颗粒，颗粒粒径分布比较均匀。所获得的粉体发射光谱显示为蓝绿光，最大激发波长为365nm，最大发射波长为475nm。

实施例10

将20％二氯二甲基硅烷和20％二氯甲基硅烷分散到乙醇中形成均匀溶液，搅拌30min，发生聚合反应，获得有一定粘度溶液。将溶液转移到加热炉中，在氨气气氛下，1℃/min升温速率加热上述溶液，在300℃保温1h，溶液中溶剂被蒸发，聚合物之间发生交联反应，形成蓬松状粉体。继续升高温度到600℃保温2h，聚合物发生无机化热解反应，然后自然降温后，获得目标荧光粉体。

所获得的目标荧光粉体形貌为纳米级球体颗粒，颗粒粒径分布比较均匀。粉体荧光激发和发射光谱，粉体发射光谱显示为蓝绿光，最大激发波长为365nm，最大发射波长为475nm。

实施例11：

本实施例给出一种新型蓝绿色荧光粉的制备方法应用的具体实施方式，包括：实施例1-10中，一种新型蓝绿色荧光粉的制备方法得到的蓝绿色荧光材料及其应用。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。