荧光粉制备推选优秀ppt

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第十一章 荧光粉制备(zhbi),第一页，共31页。,采用高纯原料、运用精细(jngx)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(zhbi)方法概述,第二页，共31页。,制备方法(fngf)分类,高温法,高温固相反应,喷雾热分解,燃烧(rnsho)法,微波辅助加热法,溶液(rngy)法,沉淀法,水热法,溶胶-凝胶法,第三页，共31页。,二、高温(gown)固相反应法,工艺(gngy)过程,原材料提纯(tchn),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,第四页，共31页。,1 原材料提纯(tchn),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(z yu din z)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),第五页，共31页。,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(qmn)、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,第六页，共31页。,反应温度可以从1400降低到1200,高温固相反应原材料的粒度,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子的发光谱带，造成不纯正的发光颜色,助溶剂(rngj)熔化形成液相,1 原材料提纯(tchn),向提纯的的ZnSO4溶液中通入纯净的H2S气体(qt)，即生成ZnS沉淀,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,目的促进高温固相反应，使之容易进行,当Al为共激活剂时（如ZnS:Cu,Al），需要防止Al氧化形成Al2O3,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,卤粉的发光(f un)效率与Me/P比例的关系,（A）高纯硫化锌/镉的制备(zhbi),高纯硫酸锌/镉溶液与纯净的硫化氢气体(qt)反应,向提纯的的ZnSO4溶液中通入纯净的H2S气体(qt)，即生成ZnS沉淀,（溶液温度90，H2S压强70-80 mmHg）,获得高纯度硫酸锌/镉溶液是关键,市售的化学纯ZnSO42H2O的纯度为9598%，含有少量的Fe2+、Cu2+、Ni2+等有害杂质,第七页，共31页。,提纯方法（之一）,将ZnSO42H2O溶于纯水（电阻率10Mcm）配置成10%的溶液,过滤除去(ch q)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NiCH3-C(=N-OH)-C(=NO-)-CH32,长时间澄清后，过滤得到高纯ZnSO4溶液,第八页，共31页。,2 发光(f un)材料粉体的配比以Ca5(PO4)3(F，Cl):Sb3+，Mn2+为例,CaHPO4磷酸(ln sun)根和钙,CaCO3钙离子,CaF2氟离子、钙离子,CaCl2氯离子、钙离子,Sb203锑离子,Mn3(PO4)2锰离子、磷酸(ln sun)根,原 材 料,占粉体总重量的约,90%,决定(judng)产物的最终形貌,第九页，共31页。,原材料按化学计量(jling)比配置吗？,Yes？,No？,No,第十页，共31页。,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(guchng)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(f un)效率与Me/P比例的关系,Me=Ca+Sb+Mn,第十一页，共31页。,3 高温(gown)固相过程,作用：基质(j zh)晶格的形成与激活剂的引入,在已有基质(j zh)晶格中引入激活剂,ZnS:Ag,形成基质(j zh)晶格的过程中同时完成掺杂过程,Zn2SiO4:Mn2+,Ca5(PO4)3(F，Cl):Sb3+，Mn2+,2ZnO+SiO,23,Zn,2,SiO,4,:Mn,2+,(0.02)+CO,2,6CaHPO,4,+3CaCO,3222,O,33,Ca,5,(PO,4,),3,(FCl):Sb,3+,(0.1),，,Mn,2+,(0.2)+CO,2,第十二页，共31页。,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(quxin)，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,第十三页，共31页。,应将反应物粉细研磨至很细的颗粒(kl)，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,第十四页，共31页。,4 助熔剂(rngj)（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(hunjng)，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）,效果 降低固相反应温度，促进结晶,第十五页，共31页。,ZnS颗粒尺寸与助溶剂(rngj)和煅烧时间的关系.,(a)卤化物助溶剂(rngj)的熔点高于煅烧温度,(b)卤化物助溶剂(rngj)的熔点低于煅烧温度,助溶剂(rngj)熔化形成液相,助溶剂的熔点低于煅烧(dunsho)温度液相输运,助溶剂未熔化,第十六页，共31页。,例一：BaFCl:Eu2+（利用低熔原材料做助溶剂）,用BaCl2和BaF2及少量(sholing)EuCl3在760反应制备BaFCl:Eu2+,加入过量的BaCl2作为助熔剂。在反应结束后再将多余BaCl2洗去。,例二：Y3O3:Eu3+（加入助溶剂降低反应温度）,先将计算量的Y203和Eu2O3溶解在盐酸溶液中（或浓硝酸中）再将钇和铕共沉淀为草酸盐，再加入NaCl助熔剂一起焙烧,反应温度可以从1400降低到1200,助溶剂(rngj)的作用,第十七页，共31页。,助溶剂(rngj)的作用,例三：Sr5(PO4)3Cl:Eu2+（助溶剂提高结晶质量，提高发光效率）,按化学计量比计算,Sr3(PO4)2:SrCl2=3:1,使用3:1.5或3:2的配料(pi lio)比，即过量的SrCl2作为助熔剂时，所制得的产物的发光效率要高一些，晶体也大一些,第十八页，共31页。,例四：ZnS:Ag,Cl和ZnS:Cu,Cl（提供(tgng)激活剂离子）,过量的NaCl,助溶剂,提供(tgng)共激活离子Cl-,第十九页，共31页。,5 坩埚(gngu)与煅烧气氛,坩埚,石英、碳化硅坩埚,高煅烧温度时（如铝酸盐荧光粉）使用(shyng)氧化铝坩埚,气氛,大气,受控的气氛（还原气氛、氧化气氛等）,Tl+，Pb2+，Sb3+，Mn2+，Mn4+，Eu3+离子激活的荧光粉可在大气中煅烧,Sn2+，Eu2+，Ce3+，Tb3+激活的磷酸盐荧光粉在还原性气氛中煅烧,第二十页，共31页。,还原性气氛(qfn),含少量氢（百分之几）的氮气（最常用）,ZnS荧光粉煅烧时需在坩埚(gngu)内添加少量的硫磺,当Al为共激活剂时（如ZnS:Cu,Al），需要防止Al氧化形成Al2O3,加入少量的碳粉,第二十一页，共31页。,6 粒度(l d),粒度(l d)及粒度(l d)分布,粒度(l d)太小，发光效率降低,阴极射线管：5-7,分辨率越高的屏要求粒度(l d)越小,高效率与涂覆性能需要平衡取舍,第二十二页，共31页。,影响粒度(l d)的因素,高温固相反应原材料的粒度,助溶剂,煅烧(dunsho)温度和时间,研磨,合理选择原材料、助溶剂、煅烧(dunsho)条件、避免过分研磨,第二十三页，共31页。,7 荧光粉表面(biomin)处理,提高分散性,提高显示(xinsh)对比度,保护荧光粉，防止荧光粉劣化,第二十四页，共31页。,（a）保护(boh)荧光粉,避免器件制造过程中对荧光粉会的氧化、杂质沾污,效率降低，光色变化(binhu),器件工作过程中电子轰击、离子轰击、紫外辐射损伤荧光粉,第二十五页，共31页。,用硅酸钠溶液在ZnS荧光粉表面覆盖一层SiO2涂层可以有效减弱在水蒸气和紫外光作用下变黑的现象(xinxing),在ZnS、（Zn，Cd）S荧光粉表面被覆磷酸盐涂层防止焙烧工艺过程中氧化变色,ZnS:Ag荧光粉表面被覆磷酸盐涂层可有效防止Cu2+污染（污染后，出现绿色发光）,表面处理保护荧光粉的一些(yxi)实例,第二十六页，共31页。,（b）提高(t go)涂覆性能,各种荧光粉器件的荧光屏都有一个最佳厚度,发光效率、发光亮度最高,荧光粉层不能有掉分或针孔缺陷,与衬底附着牢固，制造和使用过程中不得(bu de)脱落,提高(t go)荧光粉的分散能力，提高(t go)附着力,第二十七页，共31页。,（c）提高显示(xinsh)对比度（颜料涂层）,提高对比度的途径降低反射率,实现方法涂层的颜色与发射光的颜色一致,要求热稳定(wndng)、化学性质稳定(wndng),第二十八页，共31页。,表面(biomin)处理的方法,两步：清洗、表面覆膜,清洗：,去除表面附着物（主要为助溶剂(rngj)，电子束轰击下可能会产生放气）,酸洗、碱洗、DI（去离子水）清洗,表面覆膜,通常在水溶液中进行,清洗后的荧光粉悬浮在DI中,可将涂层材料加入到荧光粉悬浊液中（一般需要搅拌）,涂层材料不超过荧光粉重量的1 wt%,第二十九页，共31页。,第二十五页，共31页。,高效率与涂覆性能需要平衡取舍,第十一章 荧光粉制备(zhbi),二、高温(gown)固相反应法,与衬底附着牢固，制造和使用过程中不得(bu de)脱落,燃烧(rnsho)法,也可能形成一些副产物，需要在煅烧后清洗去除,去除表面附着物（主要为助溶剂(rngj)，电子束轰击下可能会产生放气）,卤粉的发光(f un)效率与Me/P比例的关系,7 荧光粉表面(biomin)处理,长时间澄清后，过滤得到高纯ZnSO4溶液,在已有基质(j zh)晶格中引入激活剂,Ca5(PO4)3(FCl):Sb3+(0.,清洗后的荧光粉悬浮在DI中,各种荧光粉器件的荧光屏都有一个最佳厚度,分辨率越高的屏要求粒度(l d)越小,三、其它(qt)高温制备发光材料粉体的方法,自学(zxu),第三十页，共31页。,思考题,荧光粉的制备方法有哪些？,说明高温固