專利名稱：一種硅酸鎂鋇綠色熒光粉的制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及化工合成技術領域，特別是涉及一種硅酸鎂鋇綠色熒光粉的制備方法。
背景技術：
眾所周知，用于人造光源如霓虹燈、信號燈、仿自然白色光源以及顯示設備如醫(yī)院用的x射線增感屏、家用電視顯示屏等領域的熒光粉是現(xiàn)代文明賴以繁榮昌盛的基礎之一，開發(fā)新型熒光材料或?qū)ΜF(xiàn)有熒光材料的改進由于具有巨大的市場發(fā)展前景和社會效益，一直備受各國化工、材料業(yè)的重視。
在現(xiàn)有熒光粉研究中，摻雜硅酸鹽化合物特別是堿土、類堿土金屬硅酸鹽由于比鋁酸鹽具有更好的耐濕性等優(yōu)勢，在發(fā)光材料中的應用價值一直備受國內(nèi)外重視。[1、2]在國外，(Ba，Sr)2MgSi2O7:Pb2+是常見的照明燈具用熒光粉，同類的Ba2MgSi2O7:Eu2+紫外激發(fā)綠色熒光粉也有報道3。但是，目前硅酸鹽一類的熒光粉的制備多是采用高溫固相法和溶膠凝膠法，所謂的高溫固相法是直接以SiO2和其他堿土碳酸鹽或者氧化物混合研磨，這種方法很難達到物質(zhì)分子水平的混合，因此經(jīng)過高溫固相也不易獲得純相，存在顆粒大容易燒結，反應溫度高，時間長等缺陷，如美國專利《Phosphorsfor light generation from light emitting semiconductors》(US.6,255,670.B1.Jul.3，2001)，該專利的合成工藝采用的是傳統(tǒng)的高溫固相法，這種方法不但存在著合成溫度為1300度以上而導致產(chǎn)物易玻璃化的不足，而且過高的合成溫度對工業(yè)化過程要求高，能源浪費大，并且生產(chǎn)中產(chǎn)生的廢熱、廢氣等不利于環(huán)境保護，同時，高溫固相合成易造成熒光粉過燒結塊，顆粒粗大分布不均，不利于后續(xù)的涂粉等工藝，這對追求低成本高產(chǎn)值的商業(yè)應用顯然是不實際的。而采用溶膠凝膠法一般而言得到的物相更純，反應溫度也比高溫固相降低很多，但是其發(fā)光亮度明顯不如傳統(tǒng)的高溫固相，反應周期也比較長。
還有，以往的研究和專利對其應用也研究得過于狹窄，僅限于傳統(tǒng)人工光源用熒光粉，并沒有進一步研究其在其他方面的應用價值。
盡管目前閃爍晶體已商業(yè)化，應用于x射線等高能射線探測設備，但由于其價格昂貴，壽命又短，所以在現(xiàn)在及將來一段時間內(nèi)x射線增感屏用熒光粉仍存在著巨大市場應用前景，因此，開發(fā)能應用于此領域的熒光粉具有巨大的意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術的缺陷，提供一種較低的合成溫度下即可獲得該產(chǎn)品的單純相的硅酸鎂鋇綠色熒光粉的制備方法，該方法反應溫度低，反應時間短，節(jié)約能源，合成效率高，且所獲產(chǎn)物顆粒小，易燒結，便于后續(xù)的涂粉工藝。
本發(fā)明的技術方案如下一種硅酸鎂鋇綠色熒光粉的制備方法，其工藝過程為a.取等摩爾的硅酸鹽和鋇鹽，分別溶于水中，然后將二者混合得到大量的白色硅酸鋇沉淀，將沉淀抽濾并烘干；b.按照摩爾比2∶1的量將硅酸鋇和鎂化合物，及摻雜濃度為0.33-3.23％mol的稀土元素銪化合物放入到研缽中混合、研磨充分；c.將上述研磨均勻的物質(zhì)放入坩堝中，加入活性炭于800-1000℃下焙燒2-6小時；d.冷卻至室溫，除去活性炭灰分，稍加研磨即得目標產(chǎn)物；上述硅酸鹽為可溶性硅酸鹽，可以為硅酸鈉或硅酸鉀；上述鋇鹽為可溶于水的鋇鹽，可以為硝酸鋇、醋酸鋇、氯酸鋇或氯化鋇；所述的鎂鹽為在高溫下可分解為氧化鎂的鎂鹽，可以為氧化鎂、碳酸鎂、氫氧化鎂、草酸鎂或醋酸鎂；所述的銪化合物為氧化銪、碳酸銪、乙酸銪、氫氧化銪或草酸銪。
沉淀法尤其是共沉淀法作為無機材料制備的前驅(qū)反應是一種常用的方法，但是在這類硅酸鹽熒光粉的制備中還未見報道。本發(fā)明的創(chuàng)新之處就在于通過沉淀法得到反應的前驅(qū)物BaSiO3，再與MgO及摻雜量的Eu2O3混合研磨，在900℃灼燒兩個小時就可得到所需物相。本發(fā)明采用沉淀法制備反應前驅(qū)物BaSiO3，得到的粉末顆粒均勻細小，比以SiO2，BaCO3，MgO為初始原料研磨高溫焙燒較易得到純物相。以BaSiO3沉淀和可分解鎂鹽為原料混合研磨得到的基質(zhì)只需在900℃左右焙燒2-3h就能得到高純的硅酸鎂鋇，相對于以往的1300℃以上，極大降低了反應溫度，整個流程節(jié)省了能源并提高合成效率。同時獲得的產(chǎn)物由于前驅(qū)的優(yōu)勢，粒徑分布均勻且細小，稍加研磨即可用于涂粉工藝，并且無玻璃化或燒結現(xiàn)象。
本發(fā)明同時研究了產(chǎn)品x射線激發(fā)后的發(fā)射光和光強，證明其與紫外光激發(fā)效果相同，存在最高峰位在514nm的寬發(fā)射光帶，且量子發(fā)光效率很高。


圖1為在X射線激發(fā)下的發(fā)射光譜。
具體實施例方式
實施例1分析純的Na2SiO3.9H2O和Ba(NO3)2按1∶1比例(摩爾比)分別溶解于去離子水中，然后將二者混合，產(chǎn)生大量白色BaSiO3沉淀，用玻璃棒將其攪勻，抽濾洗滌，在70℃干燥12h。所得硅酸鋇粉末與MgO按2∶1的比例(摩爾比)混合，同時摻入0.02molEu2O3入瑪瑙研缽中研磨均勻。將混合好的樣品放入剛玉坩堝中，于900℃活性炭還原氣氛中灼燒2-3h，然后隨爐冷卻到室溫。
將剛玉坩堝從爐中取出，開蓋用鑷子除去石英棉包裹的活性炭灰分，取出產(chǎn)物用研缽再次研磨一下即得所需熒光粉。
實施例2分析純的Na2SiO3.9H2O和BaCl2按1∶1比例(摩爾比)分別溶解于去離子水中，然后將二者混合，產(chǎn)生大量白色BaSiO3沉淀，用玻璃棒攪勻，抽濾洗滌，在100℃干燥10h。所得硅酸鋇粉末與MgCO3按2∶1的比例(摩爾比)同時摻入0.04molEu(NO3)3放入瑪瑙研缽中研磨均勻。將混合好的樣品放入剛玉坩堝中，于950℃活性炭還原氣氛中灼燒2-3h，然后隨爐冷卻到室溫。
將剛玉坩堝從爐中取出，開蓋用鑷子除去石英棉包裹的活性炭灰分，取出產(chǎn)物用研缽再次研磨一下即得所需熒光粉。
實施例3分析純的K2SiO3和Ba(NO3)2按1∶1比例(摩爾比)分別溶解于去離子水中，然后將二者混合，產(chǎn)生大量白色BaSiO3沉淀，用玻棒攪勻。抽濾洗滌，在90℃干燥12h。所得硅酸鋇粉末與分析純(MgCO3)4·Mg(OH)2·5H2O(以MgO計)按2∶1的比例(摩爾比)同時摻入0.02molEu2O3放入瑪瑙研缽中研磨均勻。將混合好的樣品放入剛玉坩堝中，于950℃活性炭還原氣氛中灼燒2.5h，然后隨爐冷卻到室溫。
將剛玉坩堝從爐中取出，開蓋用鑷子除去石英棉包裹的活性炭灰分，取出產(chǎn)物用研缽再次研磨一下即得所需熒光粉。
實施例4分析純的K2SiO3和Ba(CH3COO)2按1∶1比例(摩爾比)分別溶解于去離子水中，然后將二者混合，產(chǎn)生大量白色BaSiO3沉淀，用玻棒攪勻。抽濾洗滌，在120℃干燥12h。所得硅酸鋇粉末與MgCO3按2∶1的比例(摩爾比)同時摻入0.05molEu2(CO3)3·xH2O放入瑪瑙研缽中研磨均勻。將混合好的樣品放入剛玉坩堝中，于1000℃活性炭還原氣氛中灼燒2h，然后隨爐冷卻到室溫。
將剛玉坩堝從爐中取出，開蓋用鑷子除去石英棉包裹的活性炭灰分，取出產(chǎn)物用研缽再次研磨一下即得所需熒光粉。
實施例5分析純的Na2SiO3·9H2O和Ba(ClO3)2按1∶1比例(摩爾比)分別溶解于去離子水中，然后將二者混合，產(chǎn)生大量白色BaSiO3沉淀，用玻棒攪勻。抽濾洗滌，在70℃干燥12h。所得硅酸鋇粉末與分析純MgC2O4按2∶1的比例(摩爾比)同時摻入0.04molEu2(C2H3O2)3放入瑪瑙研缽中研磨均勻。將混合好的樣品放入剛玉坩堝中，于800℃活性炭還原氣氛中灼燒6h，然后隨爐冷卻到室溫。
將剛玉坩堝從爐中取出，開蓋用鑷子除去石英棉包裹的活性炭灰分，取出產(chǎn)物用研缽再次研磨一下即得所需熒光粉。
實施例6分析純的Na2SiO3·9H2O和Ba(NO3)2按1∶1比例(摩爾比)分別溶解于去離子水中，然后將二者混合，產(chǎn)生大量白色BaSiO3沉淀，用玻棒攪勻。抽濾洗滌，在70℃干燥12h。所得硅酸鋇粉末與分析純Mg(OH)2按2∶1的比例(摩爾比)同時摻入0.02molEu2(C2O4)3·10H2O放入瑪瑙研缽中研磨均勻。將混合好的樣品放入剛玉坩堝中，于900℃活性炭還原氣氛中灼燒2-3h，然后隨爐冷卻到室溫。
將剛玉坩堝從爐中取出，開蓋用鑷子除去石英棉包裹的活性炭灰分，取出產(chǎn)物用研缽再次研磨一下即得所需熒光粉。
參考文獻[1]羅昔賢，段錦霞等。新型硅酸鹽長余暉發(fā)光材料。發(fā)光學報24(2)，2003，4. Fang Ying，Zhuang Weidong.Luminescence Properties of Eu2+and Mn2+Co-Doped Ca8Mg(SiO1)1Cl2.Journal of Rare Earths.Vol.22，No.1，F(xiàn)eb.2004，p.122[3]G.Blasse，W.L.Wanmaker，J.W.ter.Vrugt，J.Electrochem.Soc.133(1986)67權利要求
1.一種硅酸鎂鋇綠色熒光粉的制備方法，其工藝過程為a.取等摩爾的硅酸鹽和鋇鹽，分別溶于水中，然后將二者混合得到大量的白色硅酸鋇沉淀，將沉淀抽濾并烘干；b.按照摩爾比2∶1的量將硅酸鋇和鎂化合物，及摻雜濃度為0.33-3.23％mol的稀土元素銪化合物放入到研缽中混合、研磨充分；c.將上述研磨均勻的物質(zhì)放入坩堝中，加入活性炭于800-1000℃下焙燒2-6小時；d.冷卻至室溫，除去活性炭灰分，稍加研磨即得目標產(chǎn)物。
2.按照權利要求1所述的硅酸鎂鋇綠色熒光粉的制備方法，其特征是上述硅酸鹽為可溶性硅酸鹽。
3.按照權利要求1或2所述的硅酸鎂鋇綠色熒光粉的制備方法，其特征是所述的硅酸鹽為硅酸鈉或硅酸鉀。
4.按照權利要求1所述的硅酸鎂鋇綠色熒光粉的制備方法，其特征是上述鋇鹽為可溶于水的鋇鹽。
5.按照權利要求1所述的硅酸鎂鋇綠色熒光粉的制備方法，其特征是所述的鋇鹽為硝酸鋇、醋酸鋇、氯酸鋇或氯化鋇。
6.按照權利要求1所述的硅酸鎂鋇綠色熒光粉的制備方法，其特征是所述的鎂鹽為在高溫下可分解為氧化鎂的鎂鹽，可以為氧化鎂、碳酸鎂、氫氧化鎂、草酸鎂或醋酸鎂。
7.按照權利要求1所述的硅酸鎂鋇綠色熒光粉的制備方法，其特征是所述的銪化合物為氧化銪、碳酸銪、乙酸銪、氫氧化銪或草酸銪。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種硅酸鎂鋇綠色熒光粉的制備方法，該通過沉淀法得到反應的前驅(qū)物BaSiO
文檔編號C09K11/59GK1648201SQ20041009541
公開日2005年8月3日 申請日期2004年12月31日 優(yōu)先權日2004年12月31日
發(fā)明者徐崇福, 雷芳 申請人:寧夏大學