基本信息
- 項目名稱：
- PDP納米BaMgAl10O17:Eu2+藍色熒光粉的制備、表面修飾工藝及光譜特性研究
- 小類：
- 能源化工
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介：
- 等離子體顯示(PDP)因具有超薄、高清晰、大畫面等優(yōu)點而被世界公認是實現(xiàn)壁掛式高清晰度電視的首選技術。熒光粉對PDP性能起著決定性作用，它決定著PDP的亮度、色度和分辨率等重要性能指標。BAM熒光粉因具有高的量子效率及好的色純度是用于等離子平板顯示屏的高效藍色熒光材料。 目前，商用BAM熒光粉多采用傳統(tǒng)的高溫固相法合成，需要1600℃以上的高溫長時間反應，不但能耗大、成本高，而且在此高溫下產(chǎn)物易燒結，顆粒粗大，嚴重損害了熒光粉的發(fā)光性能。因此，開發(fā)制備BAM熒光粉的新技術、降低生產(chǎn)成本、提高熒光粉的發(fā)光效率和使用性能顯得尤為重要。 本研究創(chuàng)新性地采用溶液燃燒合成法成功制備了發(fā)光性能優(yōu)良的PDP用納米BAM藍色熒光粉，合成溫度比傳統(tǒng)的高溫固相法降低了約1000℃，而且利用燃燒反應自身產(chǎn)生的還原氣氛對Eu3+進行了還原，從而避免了固相法中的反復高溫還原步驟，節(jié)約了能源，降低了成本。制備的產(chǎn)物純凈，結晶完好，不存在位錯、孿晶等缺陷，發(fā)光性能優(yōu)良。
- 詳細介紹：
- 等離子體顯示(PDP)因具有超薄、高清晰、大畫面等優(yōu)點而被世界公認是實現(xiàn)壁掛式高清晰度電視(HDTV)的首選技術。熒光粉對PDP性能起著決定性作用，它決定著PDP的亮度、色度和分辨率等重要性能指標。BaMgAl10O17:Eu2+ (BAM) 熒光粉因具有高的量子效率及好的色純度是用于等離子平板顯示屏的高效藍色熒光材料。 目前，商用BAM熒光粉多采用傳統(tǒng)的高溫固相法合成，需要1600℃以上的高溫長時間反應，不但能耗大、成本高，而且在此高溫下產(chǎn)物易燒結，顆粒粗大，嚴重損害了熒光粉的發(fā)光性能。因此，開發(fā)制備BAM熒光粉的新技術、降低生產(chǎn)成本、提高熒光粉的發(fā)光效率和使用性能顯得尤為重要。 本研究創(chuàng)新性地采用溶液燃燒合成法成功制備了發(fā)光性能優(yōu)良的PDP用納米BAM藍色熒光粉，合成溫度比傳統(tǒng)的高溫固相法降低了約1000℃，而且利用燃燒反應自身產(chǎn)生的還原氣氛對Eu3+進行了還原，從而避免了固相法中的反復高溫還原步驟，節(jié)約了能源，降低了成本。制備的產(chǎn)物純凈，結晶完好，不存在位錯、孿晶等缺陷，發(fā)光性能優(yōu)良。熒光粉的顆粒形貌呈近球形，尺寸大小約20nm。其發(fā)射峰值波長為450nm，歸屬于Eu2+離子的4f65d → 4f7(8S7/2)寬帶允許躍遷，為標準的藍光發(fā)射，與稀土三基色熒光材料中的藍色組分發(fā)光完全一致。 添加PEG于前驅(qū)體溶液中，有效阻止了熒光粉顆粒的團聚，使制備的產(chǎn)物的顆粒粒度更細小，粒徑分布更均勻。當PEG濃度為5.0％、分子量為10000時，獲得的BAM發(fā)光強度了提高25%以上。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術關鍵和主要技術指標
- 發(fā)明的目的： 研制形貌規(guī)整、色度純正、性能穩(wěn)定、發(fā)光效率高且成本低廉的PDP用高效納米熒光粉。 基本思路： 采用溶液燃燒合成在較低溫度下制備納米BAM藍色熒光粉，降低反應溫度和生產(chǎn)成本；利用燃燒反應自身產(chǎn)生的還原氣氛對Eu3+進行了還原，達到簡化生產(chǎn)步驟、節(jié)約能源的目的；制備產(chǎn)物純凈、結晶完好、發(fā)光性能優(yōu)良的熒光粉。 創(chuàng)新點： 1．反應溫度低 、合成時間短 、制備工藝簡單； 2．節(jié)能、綠色環(huán)保，不產(chǎn)生有害物質(zhì)，成本低，實際量產(chǎn)之后，會使產(chǎn)品的價格大幅下降，性價比高。 技術關鍵： 激活劑Eu2+的摻入量對BAM發(fā)光性能的影響；助熔劑H3BO3的作用及機理；改性劑PEG對BAM的形貌控制、粒徑分布及發(fā)光性能的影響；對納米BAM進行了表面修飾及機理研究。 主要技術指標: 熒光粉的顆粒形貌呈近球形，尺寸大小約20nm；當PEG濃度為5.0％、分子量為10000時，獲得的BAM的發(fā)光強度了提高25%以上； 溶液的點燃溫度為600℃時，能合成純相的BAM，且產(chǎn)物的形貌規(guī)整、顆粒尺寸分布窄，發(fā)光性能優(yōu)良； 在334nm的UV光激發(fā)下樣品的發(fā)射峰值波長為450nm，歸屬于Eu2+離子的4f65d1→ 4f7(8S7/2)寬帶允許躍遷；H3BO3的最佳添加量為1.0％，可使BAM的發(fā)光強度提高30%以上。
科學性、先進性
- 采用溶液燃燒合成法在600℃成功地制備了納米BAM藍色熒光粉，降低BAM藍色熒光粉的生產(chǎn)成本；溶液燃燒法合成溫度比傳統(tǒng)的高溫固相法降低了約1000℃，而且利用燃燒反應自身產(chǎn)生的還原氣氛對Eu3+進行了還原，從而避免了固相法中的反復高溫還原步驟，節(jié)約了能源。制備的產(chǎn)物純凈，結晶完好，不存在位錯、孿晶等缺陷，發(fā)光性能優(yōu)良。熒光粉的顆粒形貌呈近球形，尺寸大小約20nm。在334nm的UV光激發(fā)下樣品的發(fā)射峰值波長為450nm，為標準的藍光發(fā)射，與稀土三基色熒光材料中的藍色組分發(fā)光完全一致。
獲獎情況及鑒定結果
- 1、2009年3月獲第九屆香港國際專利發(fā)明博覽會金獎（港專博字{2009}第093號） 2、2009年3月18日，申請的專利獲市場信息報技術成果轉化“重點實施項目” 3、2009年5月18日，獲得科技查新報告。報告編號：JXINF02009ZGH072 4、2009年5月26日，在省級大學生課外科技學術作品競賽中榮獲特等獎
作品所處階段
- 樣品階段及正進入“小試”階段
技術轉讓方式
- 正在洽談專利技術轉讓
作品可展示的形式
- 現(xiàn)場演示及樣品展示
使用說明,技術特點和優(yōu)勢,適應范圍,推廣前景的技術性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預測
- 使用本研究生產(chǎn)的BAM藍色熒光粉，不僅成本低，而且發(fā)光性能大幅度提高，熒光粉純度比以前都要高，實際量產(chǎn)后，PDP等離子電視的成本會下降（因為一臺等離子顯視的主要部件就是顯示屏，而顯示屏的關鍵材料就是熒光粉），性價比高。
同類課題研究水平概述
- PDP以其顯示面積大、畫質(zhì)優(yōu)異、響應速度快、可顯示1670萬種以上色彩等一系列突出優(yōu)點，在平板顯示器領域占有絕對優(yōu)勢，被世界公認為是實現(xiàn)壁掛式高清晰度電視(HDTV)的首選技術。 對于PDP而言，熒光粉是決定其顯示質(zhì)量的關鍵材料，它關系著顯示器件的亮度、色度、分辨率和圖像質(zhì)量等重要性能指標。藍色熒光粉BAM雖然具有量子效率高、余輝時間短等優(yōu)點，但存在合成溫度高，產(chǎn)物顆粒粗大，需球磨粉碎而引起發(fā)光性能下降的缺點。因此，研究開發(fā)出顆粒細小、發(fā)光效率高、性能穩(wěn)定而又成本低廉的BAM熒光粉正成為全世界PDP科技工作者的迫切需要。 研究表明，BAM在涂屏過程及工作過程中會發(fā)生劣化而使PDP的性能受到影響。所以，如何解決藍色熒光粉的熱衰減與真空紫外輻照造成的衰減是當前亟待解決的關健問題。 K. Y. Jung 等利用浸泡法將BAM熒光粉浸入辛基三乙基硅氧烷中，使BAM表面形成一層有機硅氧烷，阻斷了氧原子擴散進入BAM的通道，有效地降低了Eu2+氧化成Eu3+的趨勢，有利于提高BAM的抗劣化性能。但是研究中又發(fā)現(xiàn)，該層有機硅氧烷焙燒后會形成少量的SiO2從而對BAM的發(fā)光性能或多或少產(chǎn)生一些不利影響。因此，必須研究更好的方法來對BAM進行表面改性，從而有效地提高BAM的抗劣化性能和發(fā)光性能。據(jù)報道，對熒光粉進行表面修飾是提高其抗衰減性能的一個有效途徑。因為通過包覆不僅可以解決由于電性能和表面化學活性不穩(wěn)定造成的熒光粉性能下降，同時還可吸收不需要的波長的光，從而有效地提高熒光粉的發(fā)光效率。 目前，一種新興的濕化學合成方法——溶液燃燒合成法正受到人們的重視。因為該方法將溶膠-凝膠濕化學法與自蔓延高溫合成法結合起來，能使原料達到分子、原子級水平的均勻混合，并依靠反應放出的熱量維持合成過程的自動持續(xù)進行，且點火溫度低、合成速度快、節(jié)能省時、合成產(chǎn)物純度高，是一種制備超細甚至納米級單一氧化物和復雜氧化物粉體的新技術。 本研究開展溶液燃燒合成高效納米PDP熒光材料的研究，旨在突破傳統(tǒng)的高溫固相法制備PDP熒光粉的固有缺陷，合成顆粒細小、發(fā)光效率高且成本低廉的PDP用熒光粉，并研究溶液燃燒合成熒光粉的關鍵工藝參數(shù)及其影響機理、納米熒光粉的表面修飾及其抗熱劣化和工作劣化的性能，制備出色純度好、性能穩(wěn)定、發(fā)光效率高的PDP用納米熒光粉。
