[发明专利]一种深紫外激发型纳米荧光粉的制备方法

说明书

本发明公开了一种深紫外激发型纳米荧光粉的制备方法，首先采用两相法，大大简化了制备工艺。其次，为了配合两相法在相界面处反应的机理，利用旋转填充床反应器增大相界面。同时加强传质，保证了产品的均匀度和不同批次产品间良好的重复性，并且大大缩短了反应所需时间。并且采用绿色环保高沸点的液体石蜡代替甲苯作为溶剂，毒性低且不易挥发至外界环境中。对于优化实验操作以及大规模合成单分散钼酸钙荧光纳米材料的开展创造了便利。

技术领域

本发明属于化工、材料及光子学交叉领域，涉及一种利用超重力反应强化技术即旋转填充床反应器制备以钼酸钙为基质的深紫外激发型纳米荧光粉的方法。

背景技术

作为高效节能的新一代绿色照明光源，近些年来，固态半导体LED芯片的技术发展迅速，从蓝光(450-480nm)到紫外光(380-420nm)，不同波长的LED芯片陆续被开发出来。深紫外光(200-350nm)能量很高，且完全不含可见光，有利于色准调节，更适合作为大功率高亮度LED芯片。目前报导的LED芯片最短波长为210nm，而Luminus Devices公司开发的280nm深紫外LED芯片已经实现了量产商业化。

为了提升LED的出光率需要增加封装胶的透明度，因此必须改善和发展荧光粉在有机溶剂中的稳定无散射悬浮液性能。然而目前，大多数荧光粉含有微米大小的颗粒，这种微米大小的颗粒具有较强的散射特性。基于米氏散射理论，对于小于50nm的粒子，可以获得无散射特性。因此，需要纳米级无机荧光粉。目前已经开发了许多高温固态的合成方法来制造纳米荧光粉。但是，这种无机纳米荧光体容易在有机溶剂中聚集，因此需要制造无机纳米荧光体的稳定悬浮液。而目前钼酸钙荧光粉的无散射悬浮液的主要合成方法为将使用油酸根离子(OA-)将钙、钠和稀土离子从水相中转移到甲苯相中。同样使钼酸根离子与四辛基铵(TOA)阳离子络合转移入甲苯相。将两种含有油酸钙(铕，油酸钠)和TOA-MoO₄络合物的甲苯溶液混合。然后将混合物转移到高压反应釜中反应。其主要反应式为：

Ca²⁺+MoO₄²-→CaMoO₄

这种方法能制备出颗粒尺寸小且分散性良好的纳米荧光粉。但是这种方法也存在着一些缺点：

1，甲苯是一种易挥发且对人体有危害、容易对环境造成污染的有机溶剂，对制备人员的安全造成一定威胁。

2，没有有效的混合传质手段，批量生产时产品重复性和均匀度不佳。品质不易于控制。

3，反应所需时间较长，且反应步骤繁琐需要多次萃取步骤。生产周期长，成本较高。

由于以上缺点，人们迫切需要研究一种绿色、简单易于放大的易分散纳米荧光粉制备工艺。

超重力是指物质所受到的，使其加速度大于地球重力加速度(9.8m/s²)的力。在超重力环境下，由于巨大加速度的存在，在剧烈的碰撞下液体被分裂成微米甚至纳米级的膜、丝和小液滴，原本不相容的两相之间产生巨大和快速更新的相界面。增大的相界面使得在相界面处发生的反应更易进行，使分子的混合特征时间比成核诱导所需时间短，能同时形成大量晶核。并且相界面快速更新会阻碍晶核生长最终生成小尺寸纳米颗粒。超重力设备为实验提供超重力反应环境，而旋转填充床是一种典型的超重力设备。分子扩散和相间传质过程会得到极大地加强，微观混合和传质过程得到极大的强化

发明内容

本发明首先采用两相法，大大简化了制备工艺。其次，为了配合两相法在相界面处反应的机理，利用旋转填充床反应器增大相界面。同时加强传质，保证了产品的均匀度和不同批次产品间良好的重复性，并且大大缩短了反应所需时间。并且采用绿色环保高沸点的液体石蜡代替甲苯作为溶剂，毒性低且不易挥发至外界环境中。对于优化实验操作以及大规模合成单分散钼酸钙荧光纳米材料的开展创造了便利。