基本信息
- 項(xiàng)目名稱:
- PDP納米BaMgAl10O17:Eu2+藍(lán)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(diǎn)而被世界公認(rèn)是實(shí)現(xiàn)壁掛式高清晰度電視的首選技術(shù)。熒光粉對(duì)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(biāo)。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(lán)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(shí)間反應(yīng),不但能耗大、成本高,而且在此高溫下產(chǎn)物易燒結(jié),顆粒粗大,嚴(yán)重?fù)p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(shù)、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(lán)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(yīng)自身產(chǎn)生的還原氣氛對(duì)Eu3+進(jìn)行了還原,從而避免了固相法中的反復(fù)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(jié)晶完好,不存在位錯(cuò)、孿晶等缺陷,發(fā)光性能優(yōu)良。
- 詳細(xì)介紹:
- 等離子體顯示(PDP)因具有超薄、高清晰、大畫面等優(yōu)點(diǎn)而被世界公認(rèn)是實(shí)現(xiàn)壁掛式高清晰度電視(HDTV)的首選技術(shù)。熒光粉對(duì)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(biāo)。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(lán)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(shí)間反應(yīng),不但能耗大、成本高,而且在此高溫下產(chǎn)物易燒結(jié),顆粒粗大,嚴(yán)重?fù)p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(shù)、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(lán)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(yīng)自身產(chǎn)生的還原氣氛對(duì)Eu3+進(jìn)行了還原,從而避免了固相法中的反復(fù)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(jié)晶完好,不存在位錯(cuò)、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(biāo)準(zhǔn)的藍(lán)光發(fā)射,與稀土三基色熒光材料中的藍(lán)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(tuán)聚,使制備的產(chǎn)物的顆粒粒度更細(xì)小,粒徑分布更均勻。當(dāng)PEG濃度為5.0%、分子量為10000時(shí),獲得的BAM發(fā)光強(qiáng)度了提高25%以上。
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 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(lán)色熒光粉,降低反應(yīng)溫度和生產(chǎn)成本;利用燃燒反應(yīng)自身產(chǎn)生的還原氣氛對(duì)Eu3+進(jìn)行了還原,達(dá)到簡化生產(chǎn)步驟、節(jié)約能源的目的;制備產(chǎn)物純凈、結(jié)晶完好、發(fā)光性能優(yōu)良的熒光粉。 創(chuàng)新點(diǎn): 1.反應(yīng)溫度低 、合成時(shí)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(shí)際量產(chǎn)之后,會(huì)使產(chǎn)品的價(jià)格大幅下降,性價(jià)比高。 技術(shù)關(guān)鍵: 激活劑Eu2+的摻入量對(duì)BAM發(fā)光性能的影響;助熔劑H3BO3的作用及機(jī)理;改性劑PEG對(duì)BAM的形貌控制、粒徑分布及發(fā)光性能的影響;對(duì)納米BAM進(jìn)行了表面修飾及機(jī)理研究。 主要技術(shù)指標(biāo): 熒光粉的顆粒形貌呈近球形,尺寸大小約20nm;當(dāng)PEG濃度為5.0%、分子量為10000時(shí),獲得的BAM的發(fā)光強(qiáng)度了提高25%以上; 溶液的點(diǎn)燃溫度為600℃時(shí),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(qiáng)度提高30%以上。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 采用溶液燃燒合成法在600℃成功地制備了納米BAM藍(lán)色熒光粉,降低BAM藍(lán)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(yīng)自身產(chǎn)生的還原氣氛對(duì)Eu3+進(jìn)行了還原,從而避免了固相法中的反復(fù)高溫還原步驟,節(jié)約了能源。制備的產(chǎn)物純凈,結(jié)晶完好,不存在位錯(cuò)、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(biāo)準(zhǔn)的藍(lán)光發(fā)射,與稀土三基色熒光材料中的藍(lán)色組分發(fā)光完全一致。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 1、2009年3月獲第九屆香港國際專利發(fā)明博覽會(huì)金獎(jiǎng)(港專博字{2009}第093號(hào)) 2、2009年3月18日,申請(qǐng)的專利獲市場信息報(bào)技術(shù)成果轉(zhuǎn)化“重點(diǎn)實(shí)施項(xiàng)目” 3、2009年5月18日,獲得科技查新報(bào)告。報(bào)告編號(hào):JXINF02009ZGH072 4、2009年5月26日,在省級(jí)大學(xué)生課外科技學(xué)術(shù)作品競賽中榮獲特等獎(jiǎng)
作品所處階段
- 樣品階段及正進(jìn)入“小試”階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 正在洽談專利技術(shù)轉(zhuǎn)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(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測
- 使用本研究生產(chǎn)的BAM藍(lán)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(shí)際量產(chǎn)后,PDP等離子電視的成本會(huì)下降(因?yàn)橐慌_(tái)等離子顯視的主要部件就是顯示屏,而顯示屏的關(guān)鍵材料就是熒光粉),性價(jià)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(yīng)速度快、可顯示1670萬種以上色彩等一系列突出優(yōu)點(diǎn),在平板顯示器領(lǐng)域占有絕對(duì)優(yōu)勢(shì),被世界公認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)壁掛式高清晰度電視(HDTV)的首選技術(shù)。 對(duì)于PDP而言,熒光粉是決定其顯示質(zhì)量的關(guān)鍵材料,它關(guān)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(biāo)。藍(lán)色熒光粉BAM雖然具有量子效率高、余輝時(shí)間短等優(yōu)點(diǎn),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(diǎn)。因此,研究開發(fā)出顆粒細(xì)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(huì)發(fā)生劣化而使PDP的性能受到影響。所以,如何解決藍(lán)色熒光粉的熱衰減與真空紫外輻照造成的衰減是當(dāng)前亟待解決的關(guān)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(jī)硅氧烷,阻斷了氧原子擴(kuò)散進(jìn)入BAM的通道,有效地降低了Eu2+氧化成Eu3+的趨勢(shì),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(jī)硅氧烷焙燒后會(huì)形成少量的SiO2從而對(duì)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(duì)BAM進(jìn)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(bào)道,對(duì)熒光粉進(jìn)行表面修飾是提高其抗衰減性能的一個(gè)有效途徑。因?yàn)橥ㄟ^包覆不僅可以解決由于電性能和表面化學(xué)活性不穩(wěn)定造成的熒光粉性能下降,同時(shí)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(xué)合成方法——溶液燃燒合成法正受到人們的重視。因?yàn)樵摲椒▽⑷苣z-凝膠濕化學(xué)法與自蔓延高溫合成法結(jié)合起來,能使原料達(dá)到分子、原子級(jí)水平的均勻混合,并依靠反應(yīng)放出的熱量維持合成過程的自動(dòng)持續(xù)進(jìn)行,且點(diǎn)火溫度低、合成速度快、節(jié)能省時(shí)、合成產(chǎn)物純度高,是一種制備超細(xì)甚至納米級(jí)單一氧化物和復(fù)雜氧化物粉體的新技術(shù)。 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(xì)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(guān)鍵工藝參數(shù)及其影響機(jī)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。