氧化铝包覆荧光粉

内无水解 ,实验后继续放置 100h后仍然无水解 ,包覆产品具 有优异的耐水性 ,表明在荧光粉的表面形成了较为完整致密 的膜层 。
2. 2 荧光性能
(A ) Em ission
(B ) Excitation
图 2 原样 ( a)与氧化铝包覆产品 ( b)的发射光谱 (A )和激发光谱 (B )
从图 2可以看到 , A l2O3 包覆后铝酸锶荧光粉的发射光 谱峰值从 9800下降到 9000,比原样降低了约 8% ;激发光谱 的峰值从 9000降低到 8300,降低了 7. 7%。与二氧化硅相 比 ,氧化铝透光性能较差 。包覆后对荧光性能影响较大 。这 是由于包覆层的存在 ,使部分光被膜层反射或吸收 ,荧光粉 吸收到的光能减少 ,发出的荧光减弱 。相应地 ,激发光和发 射光谱的峰值降低 ,峰面积减少 。
Abstract: The inorganic A l2O3 encap sulation on SrA l2O4 : Eu2 + , Dy3 + lum inescent powder for reform in its water2 resistancefor was firstly studied. The experiment results showed that the encap sulation film was compose of A l2O3. The water2resistance p roperties were better than that of its original one , and still keep good persistent lum inescent p roperties which loss below 8%.
铝酸锶在与水接触时 ,会发生水解反应 ,既破坏了材料 的晶体结构 ,又影响体系的酸碱平衡 , 因而极大地限制了荧 光材料在水性体系中的应用 。为了改善荧光粉的耐水性能 , 对其进行表面包覆处理 。本文采用硫酸铝为包膜原料 ,研究 了 SrA l2O4 : Eu2 + , Dy3 +发光粉的表面氧化铝包覆改性 ,探讨 了表面包覆层的外观形貌与特性 。
1 实验
1. 1 实源自文库原理
将铝酸锶分散于乙二醇中 ,加入可溶性的铝盐 A12 ( SO4 ) 3 ,
在均匀搅拌下用碱液调节 pH至 4～6时 ,发生如下反应 :
A l2 ( SO4 ) 3 + 6NaOH →A l (OH ) 3 +Na2 SO4
(1)
A l(OH ) 3 以胶体形式存在 ,并在双电层的作用下保持
2. 3 扫描电镜
图 3 原样 ( a)与氧化铝包覆产品 ( b)的扫描电镜照片 图 3是原样与包覆产品的 SEM 照片 。对照照片可以发
现 ,原样表面光滑 ,包覆产品颗粒表面粗糙 ,有一明显包覆 层 ,同时有小颗粒附着 ,这可能是由于反应速度较快 ,在荧光 粉表面有一些自成核颗粒形成 。
2. 4 透射电镜
[ 2 ]李晓云 , 陆天长 , 梁 爽. 铝酸锶系长余辉荧光粉的制备及光学 性能 [ J ]. 南京化工大学学报 , 2001, 23 (2) : 32 - 35.
[ 3 ]崔爱莉 ,王亭杰 ,金涌 ,等. TiO2 表面包覆 SiO2 和 A l2O3 的机理和 结构分析 [ J ]. 高等学校化学学报 , 1998, 19 (11) : 1727 - 1729.
1. 2 实验过程
1g荧光粉分散于 10g乙二醇中 ,超声波分散 ,搅拌的同 时加入 A l2 ( SO4 ) 3 (配制成浓度以 A l2O3 计为 100g/L 的溶 液 ) ,用稀 NaOH调节 pH 至规定值 ,移至恒温水浴锅水浴加 热 ,反应结束后取下 、陈化 、过滤 、洗涤 、干燥 ,即得样品 [5 ] 。
24
广 东 化 工
2005年第 4期
氧化铝包覆荧光粉
黄永平
(长沙大学 应用化学与环境科学系 ,湖南 长沙 410003)
[摘 要 ]本实验用氧化铝对铝酸锶进行包覆以改善其耐水性 。检测结果表明 ,产品被完整紧密包覆 ,表现 出优良的耐水性能 。在纯水中 ,原样 90m in内即完全水解 ,而产品在 100h内无水解 。同时 ,包覆对颜料的发光 性能影响很小 ,发射光和激发光强度损失在 8%以下 。
[ 4 ]林玉兰 , 王亭杰 , 覃 操 ,等. 硅铝氧化物二元包覆钛白粉颗粒的 有机改性 [ J ]. 高等学校化学学报 , 2001, 22 (1) : 104 - 107.
[ 5 ]B runi M , V isca M. Preparation of A lum inosilicates on the Surface of Titanium D ioxide[ J ]. Ind Eng Peodres Dev. 1985, 24: 579 - 586.
图 4 原样 ( a)与包覆产品 ( b)的透射电镜照片 图 4是原样和包覆产品的透射电镜图片 ,对照照片可以 发现 ,在包覆产品颗粒表面有一明显包覆 层 , 膜 层 厚 度 为 50nm左右 ,而且包覆层较为完整致密 ,使颗粒与外界隔离开 来 ,从而具有了良好的耐水性能 。
3 结论
在酸的作用下 , A l2 ( SO4 ) 3 发生水解反应 ,生成的水合氧 化铝沉积在荧光粉表面并进一步缩聚 ,形成包覆层 。在 25℃ 时 , A l(OH ) 3 的溶度积 Ksp = 1. 3 ×10 - 33。在实际反应中 , [A l3 + ]约为 0. 4mol/L ,当 pH < 4. 0 时 ,不能形成沉淀 ; 包覆 反应体系的 pH 应当大于 4. 0,而当 pH > 6. 0 时 ,会引起 A l (OH ) 3 自成核 ,因而反应体系的 pH应小于 6. 0,接近或高于 此一数值都会引起 A l (OH ) 3 自成核 ,从而影响包覆效果 。 实验结果表明 ,在 pH < 5. 0 时 ,随 pH 的减小 ,发生沉淀的 A l3 +的量减少 ,实际包覆量减小 ,致使铝酸锶表面不能形成 致密的膜层 ,包覆产品耐水性降低 ;因此 ,最佳反应的 pH 为 5. 0～6. 0[6 - 7 ] 。
稳定 。继续加入碱后 ,双电层被破坏 ,在范德华力作用下 ,
A l(OH ) 3 胶粒长大并析出 。新生成的 A l (OH ) 3 的羟基活 性很高 ,沉积在颗粒表面的氧化铝水合物与颗粒表面的羟基
脱水 ,形成 A l - O - A l键 ,形成结合点 。随水解的进行 ,在结
合点上继续吸附 A l (OH ) 3 ,并脱水缩聚 ,逐渐形成 A l2O3 包 覆层 ,使铝酸锶微胶囊化 [2 - 4 ] 。
Keywords: lum inescent powder; alum inate strontium; encap sulation
稀土离子激活碱土铝酸盐长余辉发光材料是一种功能 型无机材料 ,它可有效的吸收紫外光和近紫外可见光 ,并将 吸收的光能储存起来 ,在黑暗处以可见光的形式将储存的能 量缓慢地释放出来 。与传统硫化物长余辉发光材料相比 ,它 具有发光效率高 、余辉时间长 、化学性质稳定 、耐候性好 、无 放射性等优点 ,是一种优良的绿色环保型功能材料 ,在涂料 、 油墨 、塑料 、陶瓷或搪瓷等工业领域得到广泛的应用 [1 ] 。
2005年第 4期
广 东 化 工
25
由于水解时有大量的生成 ,浆液逐渐显出碱性 ,通过测 量浆液的 pH,可以定性知道样品水解的程度与速度 ,从而判 断样品的耐水性 。
由图 1可见 ,原样在 90m in内严重水解 , pH 迅速升高至 12以上 , 100m in后完全水解 , pH 不再变化 。产品在 150m in
2 实验结果与讨论
2. 1 耐水性
将样品分散于去离子水中 ,用数字酸度计定时测量浆液
pH。由于铝酸锶在水中水解 ,发生如下反应 :
SrA l2O4 + 4H2O →Sr2 + + 8OH - + 2A l3 +
(2)
图 1 原样 (B )与包覆产品 (C)耐水性
[收稿日期 ]2005 - 03 - 16 [作者简介 ]黄永平 (1965 - ) ,女 ,湖南郴州人 ,讲师 ,主要研究方向 :应用化学 。
[ 6 ]康春雷 ,李春中 ,王志庭 ,等. 金红石型钛白粉表面包覆氧化铝的形 态及机理 [ J ]. 华东理工大学学报 , 2001, 27 (6) : 651 - 660.
[ 7 ] H iroyuki Nakamura, Chen Yunfa, Kunio Kimura, et al. The Effect of the Reaction on the Morphology of Coating Layers of A lum ina Hy2 drate on Silicon A rbide W hiskers [ J ]. Power Technology, 2001, 117: 270 - 278.
在加入 NaOH调节 pH时 ,要有强烈搅拌 ,使铝酸锶有良 好分散 ,同时也使 NaOH 在浆液中分散均匀 ,否则会造成引 起局部碱性过高 ,生成大量自成核颗粒沉淀下来 ,而不是包 覆在荧光粉表面 。如果采用弱碱性试剂 (如氨水等 ) 调节 pH ,效果更好 。
参考文献
[ 1 ]张天之 , 苏 锵 , 王淑彬. MA l2O4 : Eu2 + , RE3 +长余辉发光性质的 研究 [ J ]. 发光学报 , 1999, 20 ( 2) : 170 - 175.
[关键词 ]荧光粉 ;铝酸锶 ;包覆
Encapsula tion Study on Stron tium A lum ia te P igm en t
Huang Yongp ing (App lied Chem istry & Environmental Science Dep t. , Changsha University, Changsha 410003, China)