基质红色荧光粉及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种新型Si02/CaC03基质红色荧光粉及其制备方法，属于发光技术领域。
【背景技术】
[0002]近年来，随着科学技术的发展以及日常生活中产品的更新换代，稀土荧光粉应用的范围也越来越广，对稀土荧光粉的要求也越来越高。开发不同基质和激活剂的新型荧光粉备受人们关注。稀土荧光粉主要应用在塑料、涂料、纤维、橡胶等几个方面作为装饰材料或者标志材料等，并且多以稀土有机配合物为激活剂，以无机稀土离子为激活剂的主要有CaC03基质、Si02基质等。碳酸钙作为高分子材料的重要填料，不仅能降低高分子的添加量，同时也能补强材料的性能。因此，碳酸钙基质荧光粉已成为高分子发光材料中的重要无机荧光粉。相对于其它发光材料，稀土掺杂碳酸钙不仅具有化学性质稳定，荧光寿命长，余辉时间长等优点，它还具有一些其它材料所没有的优势:一是可以通过一个很简单的方法把稀土离子引入到反应物中制备出CaC03:RE3+; 二是其它湿化学法制备的荧光粉的前体大部分是无定型的，都需要较高温度的煅烧后才能发光，而以碳酸钙为基质则不需要煅烧，大大降低了成本且更加节能环保;三是碳酸钙的工业制备已经很完善，为发光材料的大批量合成做好了准备。
[0003]对于碳酸钙基质荧光粉，今年来已有部分研究，其中，康明等人使用液相共沉淀法制备了 CaC03:Eu3+红色荧光粉(中国发明专利CN101643643B)，使用高温固相法以Li+为电荷补偿剂制备了 CaC03:Eu3+，Li+红色荧光粉(中国发明专利CN100432183C)。
[0004]但由于碳酸钙表面亲水疏油，与有机高聚物的亲和性差，作为填料在高分子基体中分散不均匀，易造成两复合材料之间的界面缺陷，在应用时一般都需对其进行表面有机改性处理。通常情况下有机改性剂主要以物理作用力(范德华力、氢键、静电力)的形式包覆在CaC03粒子表面的低活性官能团上，这样的包覆是不稳定的，并且这种荧光粉发光强度控制困难，使用环境并不灵活。因此，本实验期望通过制备出稀土掺杂Si02/CaC03复合荧光粒子，这样既能利用Si02粒子表面具有的高活性硅羟基官能团增强无机填料与高分子体系的结合力，又可通过控制Si02的加入量来控制稀土掺杂Si02/CaC03复合荧光粒子的发光强度。
【发明内容】
[0005]本发明提供了一种新型Si02/CaC03基质红色荧光粉及其制备方法，该荧光粉的化学表达式为(Si02)x /CaC03:Eu3+，其中Ca2+: Eu3+摩尔比为100:2，x为Si02与CaC03的摩尔比值，0.02<χ<0.50。
[0006]本发明还提供一种新型Si02/CaC03基质红色荧光粉的制备方法，具体包括如下两个步骤:
(1)以固体Eu (N03) 3、Na2 S i 03为原料，分别配制一定浓度的Eu (N03) 3溶液和Na2 S i 03溶液，并按照化学通式(Si02)x /CaC03:Eu3+中Si02与CaC03的摩尔比确定Eu(N03)3、Na2Si03溶液的体积；
(2)以固体CaO为原料制备一定浓度的石灰水浆液，向其中通入C02气体，同时逐滴加入步骤(1)所配制的一定体积的Eu(N03)3溶液，滴加完毕后，在控制反应温度的条件下，再逐滴加入步骤(1)所配制的一定体积的Na2Si03溶液，反应结束后，经陈化、抽滤、洗涤、干燥后即得到(Si02)x /CaC03:Eu3+基质红色荧光粉。
[0007]本发明的优点:
(1)本发明中Si02/CaC03基质红色荧光粉，采用碳化法将碳酸钙基稀土荧光粉的制备和二氧化硅复合改性工艺融为一体，简化了实验工艺流程；
(2)本发明中Si02/CaC03基质红色荧光粉通过控制Si02的加入量使其发光强度的可控性增强；
(3)本发明中Si02/CaC03基质红色荧光粉在高分子材料中具有广泛适用性，不仅具有荧光功能性，还能增强无机填料与高分子体系的结合力从而能更好地提高材料的力学性會泛。
【具体实施方式】
[0008]本发明可结合实施例进一步说明实施例1
按照化学通式(Si02)Q.08 /CaC03:Eu3+，称取Na2Si03.9H20质量35.0Og，在250ml容量瓶中配制Na2Si03溶液浓度为60.00g/L;称取Eu(N03)3.6H20质量4.46g，在100ml容量瓶中配制Eu(N03)3溶液浓度为0.lOmol/L;称取CaO质量5.60g，在烧杯中配制石灰水浆液浓度为10%。首先把石灰水装入250ml三口烧瓶中，把Eu(N03)3溶液、Na2Si03溶液分别装入滴液漏斗中；然后向三口烧瓶中通入C02气体，同时逐滴加入Eu(N03)3溶液20ml，滴加完毕后，加热反应，在控制反应温度在80°C左右时，再逐滴加入Na2Si03溶液17ml，滴加完毕后，测定溶液pH，当体系PH=7左右时，停止通入⑶2气体，结束反应，得到沉淀产物。将沉淀产物经过室温下陈化2h，再抽滤、洗涤、干燥后即得到(Si02)Q.Q8/Ca⑶3:Eu3+红色荧光粉。通过荧光光谱测试，该荧光粉在被波长为250?470nm光源激发时，产生发射波长614nm的红色荧光。
[0009]实施例2
按照化学通式(Si02)0.42 /CaC03:Eu3+，称取Na2Si03.9H20质量35.00g，在250ml容量瓶中配制Na2Si03溶液浓度为60.00g/L;称取Eu(N03)3.6H20质量4.46g，在100ml容量瓶中配制Eu(N03)3溶液浓度为0.lOmol/L;称取CaO质量5.60g，在烧杯中配制石灰水浆液浓度为10%。首先把石灰水装入250ml三口烧瓶中，把Eu(N03)3溶液、Na2Si03溶液分别装入滴液漏斗中；然后向三口烧瓶中通入C02气体，同时逐滴加入Eu(N03)3溶液20ml，滴加完毕后，加热反应，在控制反应温度在80°C左右时，再逐滴加入Na2Si03溶液89ml，滴加完毕后，测定溶液pH，当体系PH=7左右时，停止通入⑶2气体，结束反应，得到沉淀产物。将沉淀产物经过室温下陈化2h，再抽滤、洗涤、干燥后即得到(Si02)Q.42/Ca⑶3:Eu3+红色荧光粉。通过荧光光谱测试，该荧光粉在被波长为250?470nm光源激发时，产生发射波长614nm的红色荧光。
[0010]实施例3
按照化学通式(S12)0.25 /CaC03:Eu3+，称取Na2Si03.9H20质量 11.67g，在250ml容量瓶中配制Na2Si03溶液浓度为20.00g/L;称取Eu(N03)3.6H20质量4.46g，在100ml容量瓶中配制Eu(N03)3溶液浓度为0.lOmol/L;称取CaO质量5.60g，在烧杯中配制石灰水浆液浓度为10%。首先把石灰水装入500ml三口烧瓶中，把Eu(N03)3溶液、Na2Si03溶液分别装入滴液漏斗中；然后向三口烧瓶中通入C02气体，同时逐滴加入Eu(N03)3溶液20ml，滴加完毕后，加热反应，在控制反应温度在80°C左右时，再逐滴加入Na2Si03溶液159ml，滴加完毕后，测定溶液pH，当体系PH=7左右时，停止通入⑶2气体，结束反应，得到沉淀产物。将沉淀产物经过室温下陈化2h，再抽滤、洗涤、干燥后即得到(Si02)Q.25/Ca⑶3:Eu3+红色荧光粉。通过荧光光谱测试，该荧光粉在被波长为250?470nm光源激发时，产生发射波长614nm的红色荧光。
[0011]实施例4
按照化学通式(Si02)Q.25 /CaC03:Eu3+，称取Na2Si03.9H20质量52.50g，在250ml容量瓶中配制Na2Si03溶液浓度为90.00g/L;称取Eu(N03)3.6H20质量4.46g，在100ml容量瓶中配制Eu(N03)3溶液浓度为0