[发明专利]掺杂金属纳米粒子的掺锰硅酸锌发光材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及发光材料制造技术，尤其涉及一种掺杂金属纳米粒子发光材料及其制备方法。

背景技术

近年来场发射器件由于其运行电压低，功耗小，不需偏转线圈，无X射线辐射，抗辐射和磁场干扰等优点而备受关注，场发射阴极和发光材料结合可以得到高亮度、高显色的场发射光源，可以应用与显示、各种指示、普通照明等领域。

制备优良性能场发射器件的关键因素之一是高性能荧光粉体的制备。目前场发射器件所采用的荧光材料主要是一些用于传统阴极射线管和投影电视显像管的硫化物系列、氧化物系列和硫氧化物系列荧光粉。其中，以前使用的掺锰硅酸锌(Zn₂SiO₄:Mn)色纯度高，但是发光效率不高。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供一种掺杂金属纳米粒子的Zn₂SiO₄:Mn的发光材料及其制备方法，以解决现有技术中的Zn₂SiO₄:Mn发光材料的发光效率不高和发光性能不太好等问题。

解决本发明的技术问题所采用的技术方案是：提供一种掺杂金属纳米粒子的掺锰硅酸锌发光材料的制备方法，包括如下步骤：

步骤一，将金属纳米粒子溶液加入到溶有聚乙烯吡咯烷酮的溶液中；

步骤二，往步骤一所述溶液中依次添加无水乙醇、去离子水和氨水，搅拌均匀，接着在搅拌下加入正硅酸乙酯，反应后分离干燥，得到包覆有金属纳米粒子的SiO₂粉末；

步骤三，按照化学计量比，称取Zn和Mn对应的化合物及步骤二中制得的包覆有金属纳米粒子的SiO₂粉末，研磨混合均匀，得到混合物粉体；

步骤四，将混合物粉体升温至1000℃～1350℃煅烧2～15小时，再于该温度和还原气氛下还原0.5～6小时后，随炉冷却降温至室温制得掺杂金属纳米粒子的掺锰硅酸锌发光材料。

在本发明的制备方法中，所述Zn和Mn的化合物为Zn和Mn的氧化物、碳酸盐、醋酸盐或草酸盐。

在本发明的制备方法中，所述金属纳米粒子选自金、银、铂、钯或铜金属纳米粒子中的一种或几种。

在本发明的制备方法中，所述步骤四中的还原气氛为氮气和氢气的混合物或为氢气或为碳还原气氛。

在本发明的制备方法中，所述混合物中N₂和H₂的体积百分比为95∶5。

在本发明的制备方法中，所述步骤二中，搅拌时间为15小时至30小时。

此外，本发明还提供了一种掺杂金属纳米粒子的掺锰硅酸锌发光材料，其中，所述掺锰硅酸锌的化学通式为Zn_2-xSiO₄:Mn_x，x的取值为大于0且小于等于0.1；所述金属纳米粒子与SiO₂的摩尔之比为y，所述y值大于0且小于等于1×10^-2。

在本发明的发光材料中，所述x的取值为大于等于0.002且小于等于0.05。

在本发明的发光材料中，所述y的取值为大于等于1×10^-5且小于等于5×10^-3。

在本发明的发光材料中，所述金属纳米粒子选自金、银、铂、钯或铜金属纳米粒子中的一种或几种。

相较于现有技术，本发明制备的掺杂金属纳米粒子的掺锰硅酸锌发光材料具有稳定性好，发光性能更好的优点，广泛用于照明和显示等领域。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明第二实施例制备的发光材料在加速电压为3KV下的阴极射线激发下的发光光谱对比图，其中曲线1是未掺杂金属纳米粒子Ag的Zn₂SiO₄:Mn发光材料的发光光谱，曲线2是掺杂金属纳米粒子Ag的Zn₂SiO₄:Mn发光材料的发光光谱。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供一种掺杂金属纳米粒子的掺锰硅酸锌发光材料的制备方法，其包括如下步骤：

步骤一，将金属纳米粒子溶液加入到溶有聚乙烯吡咯烷酮(PVP)的溶液中；