[发明专利]一种复合化合物、其制备方法及作为发光材料前驱物的应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种复合化合物及其制备方法，具体来说是一种可用作发光材料前驱物的具有特定比表面积和分散指数的稀土复合化合物及其制备方法。

背景技术

稀土元素具有丰富的电子能级，为多种能级跃迁创造了条件，尤其是稀土Eu、Tb、Dy元素所具有的特定电子结构使得通过调整基质材料和合成条件，可以得到多种发光材料，发射光谱覆盖从紫外到近红外的广阔范围，同时由于相应的发光材料具有高的发光强度、高的显色性等优点，目前已经在照明和显示等领域得到广泛的应用，与之相应的电视、节能灯成为人们日常生活中不可或缺的组成部分。

随着科学技术的不断发展，人们对电视、节能灯等器件的要求不断提高，尤其在电视方面，大屏幕、高分辨率、长寿命、高亮度电视已经逐渐成为市场需求的主流。为了适应显示及照明领域的迅速发展，技术方面对发光材料的要求也不断提高，高亮度、高稳定性、粒度分布集中、形貌良好的新型发光材料已经成为市场所趋。

为了制备高性能的新型发光材料，科学家们从制备方法、制备原料等方面进行着不懈的努力，尤其近十年内，包括共沉淀法、溶胶凝胶法、燃烧法、喷雾热解法等新型的软化学制备方法层出不穷，逐步在为取代传统的高温固相法奠定了一定的基础，通过前驱物的高温处理来制备发光材料正在成为一个业界共知的趋势。

然而，通过本专利发明人的长期研究，发现两个往往被忽略的问题：1)在制备发光材料的固态反应过程中，前驱物材料的比表面积对产物的反应活性有着重要的影响；2)前驱物的颗粒分散指数与最终材料的粒度分布及分散指数有着直接联系，影响所制备发光材料的发光性能和涂覆等应用性能。下面对这方面的问题进行详细的叙述。

1)比表面积对高温反应活性的影响

固态反应是一种接触型反应，主要反应过程包括颗粒之间的吸附、表面扩散、晶格形成等过程，对特定功能的粉体材料合成过程来说，颗粒之间只有点接触，烧结过程(材料的结晶过程)是一个由晶界点接触到原子相互融合的过程。烧结过程是一个自由能下降的过程，烧结的主要推动力来自于粉体颗粒表面自由能的降低，次要推动力是制备粉体所用前驱物晶格内部通过晶格缺陷等方式存在的自由能降低。颗粒之间的距离越近、颗粒的比表面积越大则反应越容易完成。这是因为，合成粉体过程中，若固体微粒之间的相界面上的界面能为σ，固体微粒的比表面积为A，由热力学第二定律可知：在温度压力恒定的条件下，该系统的表面吉布斯函数可以表示为：

dG＝Adσ+σdA

式中：σ表示在恒温、恒压和组成恒定的条件下，可逆地增加单位表面积时，体系吉布斯能的增量，即单位面积的表面层分子比同量的内部分子多出的自由能。

上式表明，固体微粒的比表面积增加得愈多，系统吉布斯函数愈大，系统就越不稳。这一种热力学的不稳定性的升高使得该固体微粒反应活性升高，能选择性的吸附一些粒子，或自动聚集成大的团聚体来缩小表面积，从而达到一种相对稳定的状态。

作为发光材料的合成过程来说，前驱物的比表面积非常重要：比表面积过小，颗粒的反应活性也较小，从而合成过程中外界需加入更多的能量，宏观的表现是合成温度提高和能耗增大，同时统计来看晶化不好的颗粒较多，产物的亮度难以得到提高。与之相反，比表面积过大的前驱物，反应活性较高，颗粒之间自发形成大块团聚体的趋势增大，而由于处于反应体系的颗粒团与颗粒团之间差别较大，最终形成的颗粒尺寸分布也会比较宽，产物的亮度会比较高，但是为了处理颗粒使之细化、均一化，不仅要损失机械能，更为严重的是会造成一定程度的亮度损失和劣化程度增加。因此过大的比表面积同样不利于颗粒尺寸的控制。

通过以上分析我们可以看出，只有控制前驱物颗粒比表面积处于一定范围，才能具有适当的反应活性，从而控制产物颗粒尺寸，同时兼顾其发光性能。

2)前驱物的颗粒分散指数与材料的粒度分布及分散指数的关系

本发明所说的分散指数定义为下面的比值：

σ/m＝(d₉₀-d₁₀)/2d₅₀

其中：d₉₀是90％颗粒的直径小于d₉₀的颗粒直径；

d₅₀是50％颗粒的直径小于d₅₀的颗粒直径；

d₁₀是10％颗粒的直径小于d₁₀的颗粒直径；

该直径采用激光粒度分析仪测定，采用体积百分数分布。