系列單發射源白光螢光粉及其製備方法
2023-09-20 19:44:55 3
專利名稱：系列單發射源白光螢光粉及其製備方法
技術領域：
本發明涉及系列白光螢光粉及其製備，尤其涉及單發射源白光螢光粉及其 製備方法。
背景技術：
螢光粉在平面顯示技術如平面CRT、 FED、彩色PDP、 LED和電致發光以及 高效節能燈等方面的應用具有舉足輕重的作用。在能源短缺的今天，節約能源 對於我們這個資源並不豐富的國家具有重要的實際和長遠的意義，是可持續發 展的前提。開發螢光粉便宜又簡單高效的製備方法以及探索新型高效的螢光粉 對於節約能源以及擁有完全自主的智慧財產權是非常重要的，也是急需的- 個課 題。目前正在商業應用的白色發光裝置絕大多數包含多種發射源。這種多組分發 射源可以是由三種RGB螢光粉混合，也可以是LED與螢光粉組合而成。市售 的三基色螢光粉幾乎都是摻雜有一定的敏化劑、染料或激活劑(稀土離子和重 金屬離子)。其中，稀土螢光粉是最被廣泛使用的一類材料，這主要在於它們 具有紫外吸收好、量子效率高和發射譜優良等特點。雖然我國稀土含量排在世 界首位，但稀土螢光粉價格還是很高。目前，設法降低它們的成本的一個廣泛 方法就是減少稀土的含量。多發射源發光裝置一般都相當複雜，價格也不菲， 而且最重要的是色平衡難以控制。避免這個問題的一個方法是採用單發射源作 為發光源。目前，單發射源白光螢光粉的研究主要集中在聚合物(包括矽基材 料和多芴衍生物)和稀土摻雜的無機化合物。國內外這方面的研究尚處於起步 階段。這類單一化合物發白光的材料的開發和應用將對目前傳統螢光粉領域產
生巨大的衝擊並造就新的產業鏈，引起顯示材料大公司的密切關注。為了避免 金屬所帶來的環境汙染也為了避免在節能燈中有毒汞的使用，無摻雜的近紫外 激發的單發射源白光螢光粉的研究更為引人注目。 一個典型的例子是M丄Sailor 等發表在美國科學雜誌《Science》上的一類矽基材料，這類材料無金屬激活離子 並且用近紫外光(近紫外LED目前已經商業化)就可以激發。隨著人們對這類 材料關注的增加，無摻雜的近紫外激發的單發射源白光螢光粉已成為研究熱點 和前沿性課題，完全有可能走向成熟，甚至走向市場。為了彌補這方面材料的 國內空缺，研究它們對於提升我國在顯示和照明技術領域的綜合技術實力和產 業競爭力具有重大的意義。發明內容本發明目的在於製備一系列單一化合物發白光的螢光粉。本發明製備的化合物為AnBxOy (n-l-lO， x=3-20， y=3-31， A為質子化的 脂肪胺)。該系列化合物以B和O為框架構造元素，以脂肪胺為模板劑。A中的胺可選擇含碳l 10個的脂肪胺，如甲胺、異丙胺、正丙胺、正丁胺、 乙二胺、1，6-己二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺或環己胺等。本發明製備的單發射源系列白光螢光粉A。BxOy是採用一鍋煮溶劑熱法合成 得到。反應以硼酸、脂肪胺和極性溶劑為原料，反應溫度為100-250 。C，降至 室溫後再將固體產物加熱到100~400 。C並恆溫，最後降溫即可得到白光螢光粉。 前述極性溶劑可選用DMF、 DMSO或丙酮。與傳統螢光粉相比，該系列螢光粉不含染料和金屬激活元素。它們具有以 下幾個優點合成簡單，產物易提純分離。已知的傳統螢光粉合成方法有l)高 溫固相反應法，2)溶膠一凝膠法，3)均相共沉澱法，4)低溫燃燒合成法，5)
噴霧熱解法，6)微波輻射合成法，7)表面擴散法，8)自蔓延燃燒法，9)氣 相沉積法和10)水熱合成法。這些合成方法大部分工藝複雜，條件苛刻，分離 困難，常導致產物不純，以致影響最終螢光粉的發光性能。我們採取的溶劑熱 方法合成非常簡單。這種一鍋煮方法只需程序控溫就可以，無需在中間進行人 為千涉。溶液中長出的固體就是單一的一種化合物，因而產物非常容易分離。 原料便宜，溶劑可以循環回收使用。發光強度大，能直接發出白光。熱穩定性咼。
圖l為單發射源白光螢光粉(H2en)2(Hen)2Bu^ (en =乙二胺)的螢光發射 譜。套圖示出恆溫時間對螢光粉發射譜的影響。圖2為單發射源白光螢光粉(H2en)2(Hen)2Bw027 (en =乙二胺)的固體樣品 及其螢光照片。
具體實施方式
例l，關於單發射源白光螢光粉(112611)2(1^11)2816027 (611=乙二胺)的合成和單晶體生長。這種螢光粉的合成和單晶體生長是採用溶劑熱法一次完成的。反應式為16H3B03 + 4en ~> (H2en)2(Hen)2B16027 + 21H20。試劑的投料量為硼酸1.237 g (20 mmol)，乙二胺8 mL, DMF0.5 mL, DMSO0.5mL，丙酮0.5 mL。把硼酸、乙二胺和極性溶劑(DMF或DMSO或丙 酮)混合於高壓釜中，並在180。C恆溫1天後降到室溫。溶劑熱固體產物為 (H2en)2(Hen)2B16027。把這些固體產物在250 °C下恆溫3小時，即可得到最終的 單發射源白光螢光粉。
經單晶結構測定，化合物(H2en)2(Hen)2B,6027的空間群為Fdd2，屬正交晶系。 單胞參數為"=14.7263(2)， 6=65.0016(6)， c=6.6672(l) A， c^/^嚴90。， Z=8，單 胞體積！/=6382.1(1) A3。如圖1所示，這種螢光粉的最大激發波長和發射波長分別在381 nm和460 nm。隨著加熱恆溫時間的延長，該螢光粉的黃光區域的強度越來越高，相應的 光譜半峰寬越來越大。因為它的發射譜涵蓋了可見光區域，所以肉眼看顯小白 光(圖2)。f列例子所示的白光螢光粉在近紫外光(340~400)照射下發白光。 例2,關於單發射源白光螢光粉(HMeNH2)6B,6027 (MeNH2 二甲胺)的合成。 這種螢光粉的合成過程與例1所示螢光粉相似，只是把乙二胺換成甲胺。 例3，關於單發射源白光螢光斷11211叫3812021 (hda = 1，6-己二膨的合成。 這種螢光粉的合成過程與例1所示螢光粉相似，只是把乙二胺換成1,6-己—胺(由於結晶點較高，常溫下常以固態形式存在，所以使用前需先加熱至固體融化)。例4，關於單發射源白光螢光粉(H3trien)2(H2trien)B,803, (trien :二乙烯三胺) 的合成。這種螢光粉的合成過程與例1所示螢光粉相似，只是把乙二胺換成二乙烯二胺:例5，關於單發射源白光螢光粉(Hcha)sB70,3 (cha 二環己胺)的合成。 這種螢光粉的合成過程與例1所示螢光粉相似，只是把乙二胺換成環己胺。 例6，關於單發射源白光螢光粉(Hba)u)B60,4 (ba::正丁胺)的合成。 這種螢光粉的合成過程與例1所示螢光粉相似，只是把乙二胺換成正丁胺。
權利要求
1. 系列單發射源白光螢光粉，其特徵在於該化合物為AnBxOy其中n＝1-10，x＝3-20，y＝3-31，A為質子化的脂肪胺，以B和O為框架構造元素，以質子化的脂肪胺為模板劑。
2. 如權利要求1所述的系列單發射源白光螢光粉，其特徵為所述的質子化的 脂肪胺為含碳1 0個的脂肪胺。
3. 如權利要求2所述的系列單發射源白光螢光粉，其特徵在於所述的質子化 的脂肪胺為甲胺、異丙胺、正丙胺、正丁胺、乙二胺、1，6-己二胺、.二乙烯二 胺、三乙烯四胺或環己胺。
4. 一種權利要求1-3任一所述的系列單發射源白光螢光粉的製備方法，為 -鍋 煮溶劑熱法，其特徵在於反應以硼酸、脂肪胺和極性溶劑為原料，反應溫 度為100~250。C,降至室溫後再將固體產物加熱到100 400。C並恆溫，最後 降溫即可得到白光螢光粉。
5. 如權利要求4所述的系列單發射源白光螢光粉的製備方法，其特徵在於所 述的極性溶劑為DMF、 DMSO或丙酮。
6. 權利要求1的系列單發射源白光螢光粉的用途，其特徵在於該材料應用於 發光和顯示技術。
全文摘要
系列單發射源白光螢光粉及其製備方法，涉及系列白光螢光粉及其製備。本發明製備的化合物為AnBxOy(n＝1-10，x＝3-20，y＝3-31，A為質子化的脂肪胺)。該系列化合物以B和O為框架構造元素，以脂肪胺為模板劑。所述的質子化的脂肪胺為含碳1～10個的脂肪胺。該系列材料採用溶劑熱法合成，應用於發光和顯示技術。
文檔編號C09K11/02GK101210177SQ20061013538
公開日2008年7月2日 申請日期2006年12月27日 優先權日2006年12月27日
發明者吳科俊, 周薇薇, 剛 徐, 王明盛, 郭國聰, 陳文通 申請人:中國科學院福建物質結構研究所