一种低热固相反应制备掺锰磷酸锌锂黄绿色荧光粉的方法技术

本发明专利技术公开了一种低热固相反应制备掺锰磷酸锌锂黄绿色荧光粉的方法，以锌盐粉末、锂盐粉末、锰盐粉末、碳酸钠粉末为原料，加入模板剂，在室温、常压的条件下混合后研磨，接着让反应混合物静置，然后用水洗去反应混合物中可溶性的无机盐副产物，过滤，将滤饼烘干,得到掺锰磷酸锌锂黄绿色荧光粉。本发明专利技术与现有技术相比较，具有反应不需要溶剂、反应条件较温和、易控制、工艺简单、原料来源广等优点，得到的产品在520-530nm发较强的荧光，是一种发黄绿光的荧光粉。

【技术实现步骤摘要】
一种低热固相反应制备掺锰磷酸锌锂黄绿色荧光粉的方法
本专利技术涉及一种荧光粉的制备方法，具体为利用低热固相反应制备掺锰磷酸锌锂黄绿色荧光粉的方法。
技术介绍
白光发光二极管（LEDs）具有发光效率高，节能，寿命长，能耗低，环保等优点。因此，LEDs被视为新一代的固态发光器件。目前研究的热点主要集中在新型荧光材料的研发，以便研发出能够改善白光LEDs发光性能的荧光粉。例如，已开发出来的典型荧光粉有，黄色荧光粉Ca-α-SiAlON:Eu2+,蓝色荧光粉LiSrPO4:Eu2+和KSrPO4:Eu2+。因此，合成新型、高效发光的具有ABPO4结构荧光粉是提高白光LEDs发光性能的一个重要的举措，而掺锰磷酸锌锂（LiZnPO4:Mn）就是一种新型的荧光粉。掺锰磷酸锌锂荧光粉一般可用化学通式：LiZn1-xPO4:Mnx来表示，其中x代表掺锰的量，关于LiZn1-xPO4:Mnx黄绿色荧光粉的制备方法已有一篇文献报道。Ru-shiLiu等报道（ChanTS,LiuRS,BaginskiyI.Synthesis,crystalstructure,andluminescencepropertiesofanovelgreen-yellowemittingphosphorLiZn1-xPO4:Mnxforlightemittingdiodes.ChemistryofMaterials,2008,20(4):1215–1217.），以Li3PO4、NH4H2PO4、ZnO和MnCO3为原料，首先，充分研磨粉碎，混合均匀；接着，在氩气气氛中于900℃下焙烧4小时，然后在25%H2/75%N2的混合气氛中于850℃下焙烧2小时，而制备得到黄绿色发光的LiZn1-xPO4:Mnx荧光粉。该制备方法的缺点是制备的温度高，高达850～900℃，且焙烧时需要相应的气体保护或者还原，工艺比较复杂，不易于进行大规模生产。因此，至今仍缺乏一种低温有效的掺锰磷酸锌锂黄绿色荧光粉的制备方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于：提出了一种低温固相反应制备掺锰磷酸锌锂黄绿色荧光粉的新型方法，实现不同浓度的锰掺杂，更易于工业化生产。本专利技术的技术方案如下：一种低热固相反应制备掺锰磷酸锌锂黄绿色荧光粉的方法，采用低热固相化学反应法直接合成，具体工艺是，以锌盐粉末、锂盐粉末、锰盐粉末、碳酸钠粉末为原料，原料配比为：锂盐：锌盐：锰盐：碳酸钠的物质质量比为1：0.70～0.95：0.05～0.30：0.0～2.0,加入模板剂，模板剂占整个反应物重量的0.1～10%；在室温、常压的条件下将锂盐、锌盐、锰盐混合后均匀研磨10-30min后，接着再加入碳酸钠粉末，混合均匀后研磨30min，接着让反应混合物在室温下保温静置4～8小时，然后用水洗去反应混合物中可溶性的无机盐副产物，过滤，将滤饼在100℃下烘干2-4小时，得到掺锰磷酸锌锂黄绿色荧光粉。进一步的，所述锂盐为磷酸二氢锂、磷酸一氢锂、磷酸锂中的一种或在相容情况下的几种的组合。进一步的，所述锌盐为氯化锌、硫酸锌、硝酸锌、醋酸锌中的一种或在相容情况下的几种的组合。进一步的，所述锰盐为氯化锰、硝酸锰、硫酸锰、醋酸锌中的一种或在相容情况下的几种的组合。进一步的，所述碳酸钠为无水碳酸钠、十水碳酸钠中的一种或在相容情况下的两种的组合。进一步的，所述锌盐、锰盐和锂盐中至少有两种含有结晶水。进一步的，所述模板剂为吐温系列、OP系列、聚乙二醇中的一种或在相容情况下几种的组合；或者模板剂为乙二胺盐酸盐与吐温的组合；或者模板剂为三乙醇胺盐酸盐与吐温的组合。进一步的，在锂盐、锌盐和锰盐粉末混合反应前，模板剂先与锌盐、锰盐的混合物粉末或者锂盐粉末预先混合均匀，或者将模板剂预混入碳酸钠粉末中，或者模板剂分别预先混入四种盐的粉末中。进一步的，为保证反应进行完全，在锂盐粉末、锌盐粉末、锰盐粉末、碳酸钠粉末混合和加入模板剂的过程中，首先将锌盐粉末、锰盐粉末所组成的混合物加入到锂盐粉末中，或者将锂盐粉末加入锌盐粉末、锰盐粉末所组成的混合物中，然后，待锂盐粉末、锌盐粉末、锰盐粉末充分混合均匀并研磨后，在搅拌条件下向这三种盐的混合物中加碳酸钠粉末，混合均匀并充分的研磨。本专利技术主要采用低热固相反应合成法，在低热、常压的条件下，由锂盐粉末、锌盐粉末、锰盐粉末、碳酸钠盐粉末在模板剂的诱导下、在有约束的、有序微囊化的结晶水介质中进行复分解转化反应。反应生成难溶性的掺锰磷酸锌锂及可溶性的无机盐副产物，同时释放出反应原料中的结晶水，接着可溶性的无机盐因过饱和，以晶体的形式结晶析出，这些过程产生一个强烈的收缩力。在模板剂作模板的诱导下，在保温静置温度的促进下，上述的收缩力形成的强大内压力驱使无机盐周围的难溶的，难以结晶的掺锰磷酸锌锂也一同结晶出来。因相应掺锰磷酸锌锂经反应后均匀地分散于可溶性的无机盐周围，且不存在液相法中因不同金属难溶物溶度积的不同而产生分步沉淀问题，所以使组成掺锰磷酸锌锂的离子间实现了自组装，并原位转化成掺锰磷酸锌锂粉状晶体。另外，由于在反应的原料中含有模板剂，掺锰磷酸锌锂粉形成后，于晶体的表面吸附着一层模板剂的分子层，有助于防止粉晶的团聚化，在保温静置时控制不同的温度与时间可调控粉晶晶粒的大小。以上所述的合成掺锰磷酸锌锂黄绿色荧光粉的过程，用水洗去反应混合物中可溶性的无机盐副产物可以回收加以利用，即将其浓缩，可以制成其它副产品，如硫酸钠、氯化钠、醋酸钠、硝酸钠等物质，在获得这些副产品的同时又能免于因直接排放环境造成的污染。本专利技术优点：1、采用本专利技术的方法所获得的产品在520～530nm发较强的荧光，是一种黄绿色的荧光粉；2、采用本专利技术的方法，水洗去反应混合物中可溶性的无机盐副产物可以回收加以利用，可避免环境污染；3、产率在96.5%以上，具有反应不需要溶剂，反应条件较温和、反应温度低，易控制，工艺简单、原料来源广，易于工业化生产等优点，本专利技术的特色是能按需要合成所需组分、性能的掺锰磷酸锌锂黄绿色荧光粉。附图说明图1为本专利技术中一实施例产品（LiZn0.9PO4:Mn0.1）的X-射线衍射（XRD）分析图谱；图2为本专利技术中一实施例产品（LiZn0.9PO4:Mn0.1）的激发光谱（PLE）及发射光谱（PL）。具体实施方式下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。应理解，这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。此外应理解，在阅读了本专利技术讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本专利技术作各种修改或改动，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。以下是本专利技术利用低热固相反应制备掺锰磷酸锌锂（LiZn1-xPO4:Mnx）(0.05<x<0.30)黄绿色荧光粉的几个实施例。实施例1制备[LiZn0.85PO4:Mn0.15]取硫酸锌（ZnSO4·7H2O）粉末12.75mol（3666.4g）,硝酸锰[Mn(NO3)2·4H2O]粉末2.25mol（564.8g）,磷酸二氢锂（LiH2PO4）粉末15.0mol（1559.0g），碳酸钠（Na2CO3）粉末15.0mol（1590.0g）,聚乙二醇-400（110.7g）。在一搪瓷容器中加入硫酸锌粉末及硝酸锰粉末，接着加入聚乙二醇-400并混合均匀备用，然后在室温、常压下，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低热固相反应制备掺锰磷酸锌锂黄绿色荧光粉的方法，其特征在于：采用低热固相化学反应法直接合成，具体工艺是，以锌盐粉末、锂盐粉末、锰盐粉末、碳酸钠粉末为原料，原料配比为：锂盐：锌盐：锰盐：碳酸钠的物质质量比为1：0.70～0.95：0.05～0.30：0.0～2.0, 加入模板剂，模板剂占整个反应物重量的0.1～10 %；在室温、常压的条件下将锂盐、锌盐、锰盐混合后均匀研磨10‑30 min后，接着再加入碳酸钠粉末，混合均匀后研磨30 min，接着让反应混合物在室温下保温静置4～8小时，然后用水洗去反应混合物中可溶性的无机盐副产物，过滤，将滤饼在100℃下烘干2‑4 小时，得到掺锰磷酸锌锂黄绿色荧光粉。

【技术特征摘要】
1.一种低热固相反应制备掺锰磷酸锌锂黄绿色荧光粉的方法，其特征在于：取硫酸锌粉末12.75mol,硝酸锰粉末2.25mol,磷酸二氢锂粉末15.0mol，碳酸钠粉末15.0mol,聚乙二醇-400110.7g，在一容器中加入硫酸锌粉末及硝酸锰粉末，接着加入聚乙二醇-400并混合均匀备用，然后在室温、常压下，在搅拌下向与聚乙二醇-400预混合均匀的硫酸锌、硝酸锰混合粉末中加入上述的磷酸二氢锂粉末，加完混合均匀后移入研磨设备中充分研磨10min，然后再加入上述的碳酸钠粉末，继续充分研磨30min，接着在室温下静置4h，用水洗涤反应混合物至滤液中用0.5mol·L-1BaCl2溶液检测不到SO42-为止，减压过滤，将滤饼在100℃下烘2h，将烘干的滤饼磨成粉，得到掺锰磷酸锌锂粉晶。2.一种低热固相反应制备掺锰磷酸锌锂黄绿色荧光粉的方法，其特征在于：取硫酸锌粉末12.75mol,氯化锰粉末2.25mol,磷酸二氢锂粉末15.0mol，碳酸钠粉末15.0mol,OP-10147.6g，在一容器中加入硫酸锌粉末及氯化锰粉末，接着加入OP-10并混合均匀备用，然后在室温、常压下，在搅拌下向与OP-10预混合均匀的硫酸锌、氯化锰混合粉末中加入上述的磷酸二氢锂粉末，加完混合均匀后移入研磨设备中充分研磨10min，然后再加入上述的碳酸钠粉末，继续充分研磨30min，接着在室温下静置4h，用水洗涤反应混合物至滤液中用0.5mol·L-1BaCl2溶液检测不到SO42-为止，减压过滤，将滤饼在100℃下烘2h，将烘干的滤饼磨成粉，得到掺锰磷酸锌锂粉晶。3.一种低热固相反应制备掺锰磷酸锌锂黄绿色荧光粉的方法，其特征在于：取硫酸锌粉末12.75mol,硝酸锰粉末2.25mol,磷酸一氢锂粉末15.0mol，碳酸钠粉末15.0mol,吐温-80369.0g，在一容器中加入硫酸锌粉末及硝酸锰粉末，接着加入吐温-80并混合均匀备用，然后在室温、常压下，在搅拌下向与吐温-80预混合均匀的硫酸锌、硝酸锰混合粉末中加入上述的磷酸一氢锂粉末，加完混合均匀后移入研磨设备中充分研磨10min，然后再加入上述的碳酸钠粉末，继续充分研磨30min，接着在室温下静置5h，用水洗涤反应混合物至滤液中用0.5mol·L-1BaCl2溶液检测不到SO42-为止，减压过滤，将滤饼在100℃下烘3h，将烘干的滤饼磨成粉，得到掺锰磷酸锌锂粉晶。4.一种低热固相反应制...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖森，柴倩，陈智鹏，黄映恒，
申请(专利权)人：广西大学，
类型：发明
国别省市：广西;45