專利名稱：通過微滴－顆粒轉(zhuǎn)化制備球形稀土紅色磷光體顆粒的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通過微滴-顆粒轉(zhuǎn)化制備球形稀土紅色磷光體顆粒的方法，更具體地，涉及通過將稀土金屬氧化物與各種酸混合，隨后向混合物中加入尿素，由混合物產(chǎn)生液滴，將液滴經(jīng)過蒸發(fā)、干燥、熱解和洗滌以得到氧化物磷光體，然后將得到的氧化物磷光體熱處理和洗滌，從而制備球形磷光體顆粒的制備氧化物的球形稀土紅色磷光體顆粒的方法。
背景技術(shù)：
稀土元素是指包括除了鈧(Sc，原子序數(shù)21)和錒(Ac，原子序數(shù)89)以外，屬于元素周期表的3A族的15種元素，例如釔(Y，原子序數(shù)39)和包括從鑭(La，原子序數(shù)57)到镥(Lu，原子序數(shù)71)的鑭系元素，但是不包括幾乎不存在于自然界中的钷(Pm，原子序數(shù)61)。然而，在這些元素中，在地球的地殼中鑭(La)和鈰(Ce)比銻(Sb)更豐富，并且在地球的地殼中，除了镥(Lu)以外，其它元素以與銀(Ag)或鎢(W)的量相似的量存在，這些元素也被稱為鑭系元素。稀土礦石是做為其它主要礦石的副產(chǎn)物得到的，因而稀土礦石的價格和產(chǎn)量極大地依賴于主要礦石的市場需求。
隨著近來工業(yè)的發(fā)展，稀土金屬和復(fù)合材料做為高技術(shù)材料逐漸地被用于各種應(yīng)用，如電氣和電子、催化劑、光學、拋光材料、永磁鐵、特殊合金和磷光體，并因此面臨飛速增長的需要。國內(nèi)的稀土工業(yè)覆蓋了非常有限的應(yīng)用范圍，其大部分為磷光體、拋光劑、立方氧化鋯穩(wěn)定劑和玻璃脫色劑等的制備，同時其它應(yīng)用仍在開發(fā)中。
當前的趨勢是我們的日常生活完全被顯示裝置包圍著，包括各種移動電話、MP3播放器、筆記本電腦、電視、PC顯示器、診斷裝置和汽車遠程信息處理的終端。某些代表性的顯示裝置包括由近來成為焦點的等離子顯示器，和場發(fā)射顯示器(FEDs)為代表的平板顯示器。其中，等離子顯示板(PDPs)具有對實現(xiàn)數(shù)字圖像關(guān)鍵的如大屏幕尺寸和高圖像質(zhì)量的強大優(yōu)勢，并且還具有寬的視角。因而，在某些發(fā)達國家，包括美國和英國，近來在商業(yè)企業(yè)間的競爭正變得更激烈以先占有隨數(shù)字TV廣播而產(chǎn)生的市場，PDPs正引起比已往更大的關(guān)注。
磷光體是吸收引起電子進入激發(fā)態(tài)然后返回基態(tài)并主要地發(fā)射可見光的各種外部能量的發(fā)光材料，并且它們已經(jīng)被用作顯示裝置中顯示不同顏色的材料。特別是在PDPs中，通過稀有氣體放電產(chǎn)生的真空紫外線(VUV)激發(fā)磷光體，因而必須開發(fā)具有元素間大的化學親和力、極佳耐久性和高光致發(fā)光效率的耐熱性氧化物磷光體。當前，已知的大部分氧化物磷光體是通過固相合成方法制備的。傳統(tǒng)固相合成方法的缺點在于難以控制顆粒和表面形態(tài)，因為在混合組分的過程中有可能摻入雜質(zhì)，并且高溫熱處理是必須的。為了解決這些問題，已經(jīng)開發(fā)了各種液相和氣相合成方法以使得制備球形顆粒成為可能。然而，在間歇式系統(tǒng)中實施的液相方法仍需要在產(chǎn)率和生產(chǎn)成本方面加以改進；而氣相方法允許制備高純度顆粒，不像液相方法中的情況，根據(jù)要制備的顆粒需要全部不同且復(fù)雜的工藝、化學物質(zhì)和制備條件，因此，無論要制備的顆粒類型如何，該方法均可做為制備顆粒的常規(guī)方法被實施。然而，通過氣相方法制備得到的顆粒處于非常高度的過飽和狀態(tài)，其中難以控制成核速率，并且得到的顆粒為大量納米尺寸的顆粒。這些大量的納米尺寸的顆粒的特征在于具有非常高的表面活性并以高的聚集態(tài)得到。因此，以聚集態(tài)的具有易碎結(jié)構(gòu)的二次顆粒得到顆粒，而不是以球形原始顆粒得到。因此，氣相方法的缺點是仍難以簡單地控制得到的顆粒性能。相反，通過微滴-顆粒轉(zhuǎn)化制備顆粒的方法如此被實施，液滴起到一種所有的反應(yīng)被限定于其內(nèi)部的微反應(yīng)器的作用，，因此得到的顆粒的最終形態(tài)為球形，其與微滴的形態(tài)類似。進而，如果在噴霧過程中液滴的尺寸可以被控制為單分散，則最終顆粒的分散度可以達到非常窄。因此，由于微滴-顆粒轉(zhuǎn)化方法的實施依賴于與液滴在氣體中的懸浮有關(guān)聯(lián)而發(fā)生的轉(zhuǎn)變，該方法具備液相方法和氣相方法的全部優(yōu)點，并進一步具有這些有益效果的協(xié)同效果。當磷光體為球形時，在顆粒表面上的光散射可以減小，并且當磷光體與粘合劑混合時，可以制得良好狀態(tài)的糊。因而，預(yù)期可以制備良好的磷光體薄膜。
由此觀點，韓國專利第371053號描述了通過噴霧熱解法制備具有均勻尺寸和形狀并具有極佳光致發(fā)光性能的氧化物磷光體的方法的開發(fā)，其中提出通過使用噴霧熱解法制備球形磷光體。然而，通過噴霧熱解法制備的磷光體粉末具有中空的結(jié)構(gòu)，因而在提高磷光體的光致發(fā)光性能所需的后熱處理工藝中顆粒的球形被破壞，造成不希望的顆粒的多孔結(jié)構(gòu)。此外，盡管在磷光體的應(yīng)用中控制通過噴霧熱解法得到的顆粒的形態(tài)均勻是必須的，所提出的用于在噴霧熱解法中控制顆粒形態(tài)的常規(guī)技術(shù)，例如調(diào)節(jié)反應(yīng)溶液的濃度的技術(shù)、調(diào)節(jié)產(chǎn)生的液滴的尺寸的技術(shù)、調(diào)節(jié)產(chǎn)物溫度的技術(shù)等，都是工業(yè)上不可行的。也不容易推導(dǎo)出為達到均一球形所需的生產(chǎn)條件，并且推導(dǎo)出的條件很在實踐中是不適用的。
另外，韓國尚未實審的專利申請第2001-2822號提出使用過濾器膨脹氣霧劑發(fā)生器(filter expansion aerosol generator(FEAG))或超聲噴霧熱解裝置通過噴霧熱解法制備氧化物磷光體的方法，其中首先制備用于噴霧熱解法的做為反應(yīng)溶液的膠體溶液，該溶液被噴霧為細小的液滴，并且通過干燥和熱解制備微顆粒。所提出的方法的關(guān)鍵在于制備膠體溶液做為起始原料，但該方法的缺點在于，即使由完美膠體建立的結(jié)構(gòu)能夠保持顆粒內(nèi)部被填充的形式，也不能保證膠狀溶液的均勻性。
因此，需要開發(fā)一種技術(shù)，其中在使用噴霧熱解法制備多組分氧化物磷光體過程中，顆粒的形態(tài)可以被均一地控制并良好地保持為球形，并且可以得到易于加工的氧化物磷光體。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問題，本發(fā)明的一個目的是提供一種制備球形稀土紅色磷光體顆粒的方法，該顆?？捎糜诟鞣N應(yīng)用并具有0.5μm至小于2μm范圍的尺寸，顆粒內(nèi)部被均勻地填充。
本發(fā)明的另一目的是提供微滴-顆粒轉(zhuǎn)化的方法，通過該方法可大批量制備大量球形稀土紅色磷光體顆粒。
本發(fā)明另一目的是提供一種制備方法，在該方法中，相對于使用試劑級稀土鹽的常規(guī)方法，通過在將其直接溶解在酸中后使用稀土氧化物，工藝更完善且更方便。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了通過微滴-顆粒轉(zhuǎn)化制備球形稀土磷光體顆粒的方法，該方法包括向稀土氧化物中加入酸以制備分別具有0.005M～2.0M范圍的稀土金屬離子濃度的起始原料的起始原料制備步驟；向起始原料中加入尿素的尿素混合步驟；混合物經(jīng)過超聲噴霧法以形成液滴的液滴形成步驟；蒸發(fā)、干燥、和熱解液滴的微滴-顆粒轉(zhuǎn)化步驟；和洗滌并干燥經(jīng)過蒸發(fā)、干燥和熱解的顆粒的粉末形成步驟。
本發(fā)明還提供了一種方法，其可選擇地包括在粉末形成步驟后，使得到的粉末經(jīng)過熱處理、洗滌和干燥的結(jié)晶度提高步驟。
本發(fā)明還提供了一種方法，其中在尿素混合步驟中使用的尿素以粉末態(tài)被混合，且相對100重量份的起始原料，以1～10重量份的量被加入。
本發(fā)明還提供了一種方法，其中在微滴-顆粒轉(zhuǎn)化步驟中，蒸發(fā)在100～300℃進行，干燥在400～600℃進行，且熱解在700～1000℃進行，所以蒸發(fā)、干燥和熱解過程是順序進行的而無需重復(fù)。
本發(fā)明還提供了一種方法，其中在微滴-顆粒轉(zhuǎn)化步驟中，液滴以1～9L/min的速率被處理。
本發(fā)明還提供了一種方法，其中已在結(jié)晶度提高步驟中制備的球形稀土磷光體顆粒被形成為粉末，與相對于100重量份的球形磷光體顆粒，5～20重量份的量的氟化銨(NH4F)混合，然后在900～1600℃空氣氣氛的煅燒爐內(nèi)進行熱處理30分鐘～6小時。


圖1為顯示根據(jù)本發(fā)明的一個技術(shù)方案制備球形磷光體顆粒的方法的流程圖；圖2為表示根據(jù)本發(fā)明的一個技術(shù)方案通過微滴-顆粒轉(zhuǎn)化制備球形磷光體顆粒的熱解裝置的示意圖；圖3為在洗滌、干燥和熱處理顆粒前拍攝的，根據(jù)本發(fā)明的一個技術(shù)方案通過微滴-顆粒轉(zhuǎn)化制備的球形稀土顆粒的掃描電子顯微照片；圖4為顆粒經(jīng)過在1000℃熱處理2小時、洗滌和干燥后拍攝的，圖3的球形稀土顆粒的掃描電子顯微照片；圖5為當起始原料濃度為0.1M時，根據(jù)本發(fā)明的一個技術(shù)方案的球形磷光體顆粒的掃描電子顯微照片；圖6為當起始原料濃度為2.0M時，根據(jù)本發(fā)明的一個技術(shù)方案的球形磷光體顆粒的掃描電子顯微照片；圖7為當載氣流速變?yōu)?L/min時，根據(jù)本發(fā)明的一個技術(shù)方案的球形磷光體顆粒的掃描電子顯微照片；圖8為當載氣流速變?yōu)?L/min時，根據(jù)本發(fā)明的一個技術(shù)方案的球形磷光體顆粒的掃描電子顯微照片；圖9為根據(jù)本發(fā)明的一個技術(shù)方案的球形磷光體顆粒的掃描電子顯微照片，該顆粒通過在起始原料中加入和溶解0.5M的尿素并將混合物經(jīng)過反應(yīng)而得到；
圖10為根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案，對比不向起始原料中加入尿素而得到的球形磷光體顆粒和通過向起始原料中加入和溶解0.5M尿素并使混合物經(jīng)過反應(yīng)而得到的球形磷光體顆粒的光致發(fā)光強度的圖；圖11為在顆粒經(jīng)過結(jié)晶度增大步驟后拍攝的，根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案的球形磷光體顆粒的掃描電子顯微照片；和圖12為根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案，對比在熱處理中不加入氟化銨而得到的球形磷光體顆粒和分別加入10、20和30重量份的氟化銨而得到的球形磷光體顆粒的光致發(fā)光強度的圖。
附圖標記100載氣供應(yīng)器200流量計300起始原料400超聲發(fā)生器500管式反應(yīng)器510、520、530第一腔室、第二腔室、第三腔室600電爐700顆粒收集器800氣體處理裝置
具體實施例方式
下文中，參考附圖將詳細地描述本發(fā)明的優(yōu)選實施方案。首先，應(yīng)注意的是，在所有可能的情況下，附圖中相同的組件或元件由相同的附圖標記表示。在描述本發(fā)明中，省略對有關(guān)的已知功能或結(jié)構(gòu)的詳細描述以避免本發(fā)明的要點含糊不清。
圖1為顯示根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選技術(shù)方案制備球形磷光體顆粒的方法的流程圖；并且圖2為表示根據(jù)本發(fā)明的一個技術(shù)方案通過微滴-顆粒轉(zhuǎn)化制備球形磷光體顆粒的熱解裝置的示意圖；根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方案通過微滴-顆粒轉(zhuǎn)化制備球形磷光體顆粒的方法，可以包括向稀土氧化物中加入酸以制備起始原料的起始原料制備步驟；向起始原料中加入尿素的尿素混合步驟；由混合物形成液滴的步驟；蒸發(fā)、干燥、和熱解液滴的微滴-顆粒轉(zhuǎn)化步驟；隨后洗滌并干燥蒸發(fā)、干燥和熱解的顆粒的粉末形成步驟，以及可選擇地，使得到的粉末經(jīng)過熱處理、洗滌和干燥的結(jié)晶度提高步驟。
起始原料可以通過向稀土氧化物中加入例如硝酸(HNO3)的酸以在酸中溶解氧化物，并加入去離子水以得到適當?shù)臐舛榷苽?。?yōu)選地通過按照化學計量比，充分攪拌下，將稀土氧化物完全溶解于硝酸中，然后加入去離子水以調(diào)節(jié)Y3+和Eu3+的濃度為0.005M～2.0M得到起始原料。當濃度低于0.005M的下限時，濃度太低，即，溶質(zhì)(鹽的量)的量太少，因此產(chǎn)率變低。當濃度高于2.0M的上限時，則在超聲噴霧的過程中，得到較差的噴霧，并且變得難以收集顆粒。
圖5和圖6為分別改變起始原料濃度為0.1M和2.0M時，得到的球形磷光體顆粒的掃描電子顯微照片。從顯微照片可以看出，更高的濃度導(dǎo)致更大的顆粒尺寸?？梢钥闯?，當濃度增加時，液滴中的鹽的量增加，并且微滴的尺寸也增加，因此最終的顆粒尺寸也增加。即使在相對高的2.0M濃度下，顆粒保持球形。然而，在高于2.0M的濃度，得到較差的噴霧。
此后，起始原料與尿素混合，并且該尿素以粉末形式被混合且相對100重量份的起始原料，以1～10重量份的量被加入。當尿素以低于下限1重量份的量被加入時，則不能得到所需的球形磷光體顆粒。當尿素以大于上限10重量份的量被加入時，尿素成分可能粘在顆粒表面上并降低光致發(fā)光亮度。
在由超聲發(fā)生器400產(chǎn)生的特定頻帶(1.67MHz)作用下，形成含有起始原料和尿素的混合物的液滴。有增加產(chǎn)生的液滴量的各種技術(shù)，包括使用超聲噴嘴、雙流體噴霧等。然而，這些技術(shù)在產(chǎn)率方面并無太大優(yōu)勢，因為產(chǎn)生的液滴在尺寸上過大，因此起始原料的濃度應(yīng)設(shè)置的相對較低以得到小尺寸顆粒。因而，產(chǎn)生具有5～20μm尺寸液滴的超聲噴霧是優(yōu)選的。同時，超聲發(fā)生器400在左側(cè)連接于汽缸100，該汽缸中有用于通過流量計200，將混合物液滴傳送到高溫管式反應(yīng)器500的載氣，例如氮氣(N2)或空氣。
圖3為在顆粒經(jīng)洗滌、干燥和熱處理前拍攝的，通過微滴-顆粒轉(zhuǎn)化制備的球形稀土顆粒的掃描電子顯微照片。
傳送的混合物在反應(yīng)器500中通過蒸發(fā)、干燥和熱解被轉(zhuǎn)化為顆粒?；旌衔锖洼d氣被引入由石英制造的同心管組成的反應(yīng)器500中。反應(yīng)器500可以由三個腔室構(gòu)成，其分別在適當條件下用于蒸發(fā)、干燥和熱解。優(yōu)選地，第一腔室510在100～300℃，第二腔室520在400～600℃，和第三腔室530在700～1000℃，所以蒸發(fā)、干燥和熱解可以連續(xù)進行而無需重復(fù)。
在反應(yīng)器500中混合物可以以1～9L/min的速率被處理。當混合物以低于1L/min的速率被處理時，顆?？赡茉诜磻?yīng)器中有利地經(jīng)過適當充分地處理，但低速會造成生產(chǎn)率的問題。但該過程以超過9L/min的速率進行時，通過干燥等的液滴處理工藝可能不能適當?shù)倪M行。
圖7和圖8為通過分別改變載氣流速為1L/min和9L/min，而制備的球形磷光體顆粒的掃描電子顯微照片。載氣流速極大地依賴于液滴停留在反應(yīng)器中的停留時間。從結(jié)果可以看出，當流速為9L/min時，顆粒的形狀被嚴重破壞并出現(xiàn)大顆粒。這被認為是因為在反應(yīng)器中載氣的高流速導(dǎo)致液滴在腔室中較短的停留時間，并因而液滴可能沒有經(jīng)過充分的蒸發(fā)、干燥和熱解或者可能以重復(fù)方式經(jīng)過前述的過程。另外，在反應(yīng)器500周圍有水平管道600，該水平管道向反應(yīng)器的各部分，即，第一腔室到第三腔室，提供適量的熱。
混合物的液滴被轉(zhuǎn)化為稀土顆粒然后被過濾，并且過濾過程是在設(shè)置于反應(yīng)器500的末端的收集器700中進行的。該收集器700與耐熱玻璃杯座相連，并在兩個杯之間插入有O-環(huán)。然后通過在磁力攪拌的攪拌下用去離子水洗滌1～5次制備的顆粒，隨后通過過濾裝置收集，然后在干燥箱中干燥以最終形成粉狀球形紅色磷光體顆粒。
同時，收集已通過高溫管式反應(yīng)器500的顆粒后，溶劑已從其中除去，在被放出前，載氣和殘留的未反應(yīng)的和產(chǎn)生的物質(zhì)在含有氫氧化鈉(NaOH)溶液的氣體處理裝置800中被中和。
圖4為顆粒經(jīng)過在1000℃熱處理2小時、洗滌和干燥后拍攝的，圖3的球形稀土顆粒的掃描電子顯微照片。兩張照片均顯示顆粒保持完好的球形，且特別是，即使在熱處理后，也沒有觀察到顆粒的聚集。
根據(jù)本發(fā)明的另一實施方案，當在反應(yīng)器中，球形磷光體顆粒以重復(fù)方式經(jīng)過蒸發(fā)、干燥和熱解工藝后或者已在相對低溫下合成時，可以進一步包括引起結(jié)晶化和提高亮度的附加的熱處理工藝，以提高顆粒的結(jié)晶度。具體地，當制備的球形稀土磷光體顆粒形成粉末時，相對100重量份的球形磷光體顆粒，加入5～20重量份的量的氟化銨(NH4F)。隨后，球形磷光體顆?？梢栽诳諝鈿夥障?00～1600℃的煅燒爐內(nèi)熱處理30分鐘至6小時，隨后用去離子水或醇洗滌，并然后過濾及干燥。可被用于附加的結(jié)晶度提高步驟的物質(zhì)并不限于氟化銨，但該物質(zhì)應(yīng)具有在低溫下相對快的蒸發(fā)速度，即，該物質(zhì)應(yīng)具有低的熔點，并且盡管其對結(jié)晶化有幫助，該物質(zhì)不應(yīng)影響原始反應(yīng)物質(zhì)。當加入的物質(zhì)的量小于5重量份，則結(jié)晶度提高效果不顯著。當加入的物質(zhì)的量大于20重量份，則觀察到大量破損的顆粒，且這被認為是因為提高結(jié)晶度的物質(zhì)的揮發(fā)造成顆粒表面的損壞。
實施例1112.9g的Y2O3被逐漸地加入2000mL裝有硝酸(HNO3)的燒杯中以在其中溶解氧化物。在此，由于可能會發(fā)生劇烈的反應(yīng)，氧化物粉末以小心地調(diào)整的量被加入。當輕微加熱混合物并緩慢攪拌時，混合物變?yōu)槌吻迦芤?。向該澄清溶液中加入去離子水以調(diào)整溶液的總體積至1升，并且此時溶液中Y3+的濃度為0.5M。加入可能完全溶解氧化物的最小量的硝酸。176g的Eu2O3以上述相同方式被溶解，并且溶液的總體積被調(diào)整為1升以得到含0.5M Eu3+的溶液。通過向釔溶液中加入3～10重量百分比的Eu2O3從而制備起始原料。
通過超聲噴霧器將所制備的起始原料轉(zhuǎn)化為具有數(shù)十微米尺寸的液滴，并且通過用作載氣的氮氣，液滴被轉(zhuǎn)移入高溫管式反應(yīng)器。高溫管式反應(yīng)器經(jīng)逐漸的溫度變化，從而可以順序地實現(xiàn)液滴的蒸發(fā)、干燥和熱解。即，因為液滴內(nèi)的蒸發(fā)發(fā)生在液滴被引入的入口部分，入口保持相對低的溫度，例如300℃；發(fā)生液滴內(nèi)溶質(zhì)干燥的下一部分被保持在600℃；并且最終，發(fā)生液滴熱解的下一部分被保持在1000℃，從而允許反應(yīng)充分進行。這里，氮氣流速為3L/min。用去離子水洗滌所得到的并在收集器中收集的球形磷光體顆粒1～5次，用膜過濾器在過濾裝置中過濾，然后在干燥器中干燥。
干燥后得到的粉末在900～1200℃的溫度范圍內(nèi)空氣氣氛下在煅燒爐內(nèi)熱處理2～3小時。熱處理后得到的顆粒也用去離子水充分地洗滌2～3次，用膜過濾器在過濾裝置中過濾，然后在干燥器中干燥。
實施例2以實施例1相同的方法制備球形稀土粉末，除了攪拌下向起始原料加入尿素到0.5M的濃度以溶解在起始原料中，并且混合物經(jīng)過反應(yīng)制備粉末以外。
圖9為通過在起始原料中溶解0.5M的尿素并使混合物經(jīng)過反應(yīng)得到的球形磷光體顆粒的掃描電子顯微照片。如顯微照片所示，球形磷光體顆粒的球形形態(tài)與不加尿素得到的顆粒的形態(tài)相似，但在本例中未觀察到大量破裂的顆粒或中空的顆粒。
圖10為顯示不向起始原料中加入尿素而得到的球形磷光體顆粒和通過在起始原料中溶解0.5M尿素并使混合物經(jīng)過反應(yīng)而得到的球形磷光體顆粒的光致發(fā)光強度的圖。從結(jié)果可以看出，兩組球形磷光體顆粒都在對應(yīng)紅色光致發(fā)光的波長612nm處顯示有最強的發(fā)射光譜，并且相對于不加尿素制備的球形磷光體顆粒，通過加入尿素制備的球形磷光體顆粒顯示有提高的光致發(fā)光強度?？梢韵嘈女敿尤肽蛩貢r，破裂顆?；蛑锌疹w粒的數(shù)量會減少，并因而改善光致發(fā)光性能。
實施例3以實施例1相同的方法制備球形稀土粉末，除了在煅燒爐的熱處理前10重量份的氟化銨(NH4F)與磷光體粉末完全混合，然后混合物在1000℃經(jīng)熱處理2小時以外。
圖11為在實施例3中得到的球形磷光體顆粒的掃描電子顯微照片。如顯微照片所示，氟化銨對球形磷光體顆粒的形態(tài)沒有顯著的影響，并且制備的顆粒保持非聚集的球形。
圖12為表示在熱處理中不加入氟化銨(NH4F)而得到的球形磷光體顆粒和分別加入10、20和30重量份的氟化銨而得到的球形磷光體顆粒的光致發(fā)光強度的圖。從結(jié)果可以看出，相對于不加入氟化銨而得到的球形磷光體顆粒，通過加入10重量份的氟化銨(NH4F)而得到的球形磷光體顆粒顯示改善的光致發(fā)光性質(zhì)。
實施例4
以實施例2相同的方法制備球形稀土粉末，除了在煅燒爐的熱處理前10重量份的氟化銨(NH4F)與磷光體粉末完全混合，并使混合物經(jīng)過熱處理。
根據(jù)上述本發(fā)明的實施方案的制備球形稀土紅磷光體顆粒的方法，通過加入尿素以導(dǎo)致顆粒內(nèi)部的均勻填充，具有顯著改善球形磷光體顆粒的均勻性的效果。
進一步，本發(fā)明的優(yōu)點在于，因為逐步熱處理允許除去各個步驟中不必要的元件，因此制備方法適合于大規(guī)模生產(chǎn)。
另外，通過附加的熱處理，根據(jù)本發(fā)明實施例的球形稀土紅色磷光體顆粒具有高結(jié)晶度并因此顯示高亮度。
上述實施例和附圖并不是限制上述發(fā)明的，并且對于相關(guān)于本發(fā)明的領(lǐng)域的普通技術(shù)人員顯而易見的是，不偏離本發(fā)明的技術(shù)要點范圍內(nèi)的各種替代、修飾和改變都是可能的。
權(quán)利要求
1.一種通過微滴-顆粒轉(zhuǎn)化制備球形稀土磷光體顆粒的方法，包括向稀土氧化物中加入酸以制備分別具有0.005M～2.0M范圍的稀土金屬離子濃度的起始原料的起始原料制備步驟；向起始原料中加入尿素的尿素混合步驟；混合物經(jīng)過超聲噴霧法以形成液滴的液滴形成步驟；蒸發(fā)、干燥和熱解液滴的微滴-顆粒轉(zhuǎn)化步驟；和洗滌并干燥經(jīng)過蒸發(fā)、干燥和熱解的顆粒的粉末形成步驟。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其任選地在粉末形成步驟后包括，使得到的粉末經(jīng)過熱處理、洗滌和干燥的結(jié)晶度提高步驟。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，其特征在于，在尿素混合步驟中使用的尿素以粉末形式被混合，且相對100重量份的起始原料，以1～10重量份的量加入。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，其特征在于，在微滴-顆粒轉(zhuǎn)化步驟中，蒸發(fā)在100～300℃進行，干燥在400～600℃進行，且熱解在700～1000℃進行，從而蒸發(fā)、干燥和熱解過程無交疊地順序完成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，其特征在于，在微滴-顆粒轉(zhuǎn)化步驟中，混合物的液滴以1～9L/min的速率被處理。
6.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其特征在于，在結(jié)晶度提高步驟中制備的球形稀土磷光體顆粒形成為粉末，與相對于100重量份的球形磷光體顆粒的5～20重量份的量的氟化銨(NH4F)混合，然后在900～1600℃空氣氣氛下于煅燒爐內(nèi)進行熱處理30分鐘～6小時。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種通過微滴－顆粒轉(zhuǎn)化制備球形稀土磷光體顆粒的方法，包括向稀土氧化物中加入酸以制備分別具有0.005M～2.0M范圍的稀土金屬離子濃度的起始原料的起始原料制備步驟；向起始原料中加入尿素的尿素混合步驟；混合物經(jīng)過超聲噴霧法以形成液滴的液滴形成步驟；蒸發(fā)、干燥和熱解液滴的微滴－顆粒轉(zhuǎn)化步驟；和洗滌并干燥該經(jīng)過蒸發(fā)、干燥和熱解的顆粒的粉末形成步驟。
文檔編號C09K11/00GK1923947SQ20051013763
公開日2007年3月7日 申請日期2005年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月29日
發(fā)明者金善洙, 姜東俊 申請人:大韓礦業(yè)振興公社