SrAl2O4Eu2,Dy3表面包覆改善其耐高温性能的研究.doc

SrAl2O4:Eu2+,Dy3+表面包覆改善其耐高温性能的研究 一、研究背景 对于铝酸盐长余辉发光材料的表面包覆改性的研究，国内外已有一些报道，主要集中于为提高发光粉耐水性而进行的无机包覆，以及为了改善发光粉与有机体系间的相容性而进行的有机包膜改性。然而，对于利用包覆改性来改善铝酸盐长余辉发光粉的耐高温氧化性，国内外的研究报道却较少。 1，耐高温氧化性：耐高温氧化性是指发光粉在空气或氧化气氛中耐高温氧化的能力。发光粉的耐高温氧化性能越好，在玻璃和陶瓷，高温喷涂等领域中的应用潜力就越大。在现有的长余辉发光材料中，耐高温氧化性能最好的是硅酸盐系列发光粉，铝酸盐系列次之，硫氧化物系列和硫化物系列最差。 2，包覆原因及其包覆目的 SrAl2O4:Eu2+,Dy3发光粉的光致发光机理一般认为是：在光源照射下，基质晶格吸收激发能，并将所吸收的能量传递给激活剂离子Eu2+使激活剂阳离子的最外层电子吸收能量后由基态跃迁到激发态，光源照射结束后，被激发的电子由激发态返回基态并以发光的形式释放能量。Dy3作为一种共激活剂而加入。然而，在高温下SrAl2O4:Eu2+,Dy3发光粉中的Eu2+很容易被氧化为Eu3+，从而导致发光粉失去发光性能。铝酸锶的耐热温度一般只有600℃，在1000℃以上基本就丧失了余辉发光性能。在发光粉颗粒表面包覆一层二氧化硅或金属氧化物等无机材料，将发光粉与外界隔离开来，可以减少外界对发光粉的影响，改善发光粉的耐水性，同时也可以一定程度上改善SrAl2O4:Eu2+,Dy3+发光粉的耐高温性能，但是效果不是很显著。对发光材料表面包二氧化硅和包氧化铝都能提高发光材料的耐热性, 包氧化铝膜的耐热性实验结果比包二氧化硅膜的稍好,考虑到该方法沉淀条件较难控制, 同时还需要焙烧处理, 实用性较低。 二、SrAl2O4:Eu2+,Dy3发光粉的二氧化硅包膜 1，包覆材料：二氧化硅 2，包覆方法：沉淀法 3，包覆步骤： 根据我们最终需要的二氧化硅包膜比例计算出每次沉淀包膜反应中需要的硅酸钠数量, 配制成溶液和硫酸溶液并滴加在不断搅拌的发光材料样品悬浮溶液中, 控制反应条件以生成均匀的包覆膜, 经3h—4h 加料完毕后, 再经过洗涤, 过滤, 烘干等步骤得到包膜样品。 4，SrAl2O4:Eu2+,Dy3发光粉的二氧化硅包膜总结 （1）通过将发光材料的表面包二氧化硅后, 将该材料的耐热性能提高，在达到900℃时包覆后材料明显优于未包覆材料。 （2）包覆二氧化硅膜为3% 时, 对初期亮度的影响较小,包覆比越大其耐高温性能越好，但是对亮度的影响较大，综合考虑4%的包覆比例比较适合用来对铝酸盐长余辉发光材料进行包二氧化硅膜,以提高该材料的耐热性能，具有一定的实用价值。 三、SrAl2O4:Eu2+,Dy3发光粉的硅酸锆包覆 1，包覆材料：ZrSiO4 硅酸锆也称“锆英石”或“锆石”。硅酸锆属四方晶系，为岛状结构的硅酸盐矿物，其折射率为1.93-2.01，光泽强，色散度高，硬度较大，而且化学稳定性好，热膨胀系数低，抗热震性好，是一种良好的耐高温材料，它在热分解温度1670℃之前不会发生任何相变，而且它的强度在1400℃前都不会下降。 2，包覆方法：溶胶-凝胶法 3，包覆工艺 （1）分步包覆工艺 按摩尔比为 1:15:20 量取一定量的 Si(OC2H5)4、无水乙醇和蒸馏水并混合均匀，滴加稀硝酸调溶液的 pH=2.00水浴制得二氧化硅溶胶。按包覆比（ZrSiO4与发光粉的质量比）为 3.0 称取发光粉，加入到二氧化硅溶胶中搅拌至凝胶，置后洗涤、干燥。按Si/ Zr 摩尔比为 1.2 称取一定量的 ZrOCl2·8H2O 加入到适量的蒸馏水（约 1g/1ml）中制得锆溶液。将二氧化硅溶胶处理后的发光粉加入到适量的无水乙醇中搅拌，然后加入到锆溶液中，同时通过雷磁滴定仪滴加稀氨水，保证溶液的 pH 值为 3.00，溶胶中锆的离子浓度约为 0.08mol/L。凝胶，静置陈化 4h 后，将凝胶水洗直至用硝酸银溶液检测不出氯离子，然后再用无水乙醇洗涤三次。干燥后加入一定量的矿化剂，使样品中氟离子和锆离子的摩尔比 F/Zr 为 0.6，混合后在氩气保护气氛中升温到 900℃分别煅烧 30min、60min 和 90min 制得样品。 （2）直接包覆工艺 按摩尔比为 1:15:20 量取一定量的 Si(OC2H5)4、无水乙醇和蒸馏水并混合均匀，滴加稀硝酸调溶液的 pH=2.00，水浴制得二氧化硅溶胶。称取一定量的 ZrOCl2·8H2O 加入到适量的蒸馏水（约 1g/1ml）中制得锆溶液。按 Si/ Zr 摩尔比为 1.2 将锆溶液和二氧化硅溶胶混合，同时滴加稀氨水使所得混合溶胶的 pH 值为 3.00，制得硅锆混合溶胶。按一定的包覆比（ZrSiO4与发光