在硫化锌荧光粉表面包覆二氧化钛纳米薄膜的方法

摘要

本发明涉及一种在硫化锌荧光粉表面包覆二氧化钛纳米薄膜的方法，属材料技术领域。其主要特征是：以钛酸四异丙酯为前驱体，通过溶胶一凝胶过程在硫化锌荧光粉表面包覆二氧化钛纳米薄膜。钛酸四异丙酯首先溶于冰醋酸中，然后边搅拌边加入蒸馏水，得到水合二氧化钛溶胶；硫化锌荧光粉分散于蒸馏水或乙醇中，然后加入十二烷基硫酸钠或十二烷基苯磺酸钠等阴离子表面活性剂，形成荧光粉悬浮液；将水合二氧化钛溶胶缓慢加入荧光粉悬浮液中，搅拌；反应产物经分离、洗涤、干燥、煅烧，即得到表面包覆二氧化钛薄膜的荧光粉。本发明制得的薄膜均匀、连续，而不是以岛状颗粒分散于荧光粉表面。

说明书

技术领域

本发明涉及一种在硫化锌荧光粉表面包覆二氧化钛纳米薄膜的方法，属材料技术领域。

背景技术

近来，国内外正在研究开发新一代平板显示器——场发射显示器(FED)，用以替代目前的阴极射线管显示器(CRT)。场发射显示器在较低的加速电压下工作，为了达到与阴极射线管显示器一样的亮度，电流密度要比液晶显示器高至少10倍。硫化锌荧光粉荧光效率高，广泛用于阴极射线管显示器，但是，在场发射显示器中，高的电流密度导致了荧光粉荧光强度迅速衰减。因此，传统的硫化锌荧光粉不能应用于场发射显示器。

硫化锌荧光粉荧光强度的衰减是因为荧光粉表面的再复合而引起的活性点位的减少。由于显示器真空室中痕量氧的存在，在工作过程中，表面被氧化，形成了氧化物钝化层，因此荧光强度迅速下降。

至今，全世界尚未研制成功新型、耐久、高效的荧光粉。一种有效的办法是在硫化锌荧光粉表面包覆一层保护膜，以防止荧光粉的老化。目前，已经有人制备了In₂O₃、MgO、TaSi₂、BaTiO₃、氧化铝和聚磷酸钙薄膜。但是，上述薄膜都存在一定缺陷。例如，In₂O₃薄膜只能在很低的电压范围内(＜400V)提高荧光性能，聚磷酸钙只能在中等电压(大约4kV)下提高荧光强度，氧化铝薄膜略微改变了荧光粉单色性能。

技术内容

本发明的目的是提供一种在硫化锌荧光粉表面包覆二氧化钛纳米薄膜的新方法，即以钛酸四异丙酯为前驱体，通过溶胶—凝胶过程在硫化锌荧光粉表面包覆二氧化钛薄膜。

本发明的目的是通过如下技术方案实现的：

以钛酸四异丙酯为前驱体，通过溶胶—凝胶过程在硫化锌荧光粉表面包覆二氧化钛纳米薄膜。钛酸四异丙酯首先溶于冰醋酸中，然后边搅拌边加入蒸馏水，得到水合二氧化钛溶胶；硫化锌荧光粉分散于蒸馏水或乙醇中，然后加入十二烷基硫酸钠或十二烷基苯磺酸钠阴离子表面活性剂，形成荧光粉悬浮液；将水合二氧化钛溶胶缓慢加入荧光粉悬浮液中，搅拌；反应产物经分离、洗涤、干燥、煅烧，即得到表面包覆二氧化钛薄膜的荧光粉。

该方法包括以下步骤：

(1)水解：1mol钛酸四异丙酯首先溶于2-10mol冰醋酸中，搅拌0.5h，然后在强烈搅拌下缓慢加入20-200mol蒸馏水，得到水合二氧化钛溶胶。

(2)分散：荧光粉与蒸馏水或乙醇的重量比为1∶5-1∶100，十二烷基硫酸钠或十二烷基苯磺酸钠阴离子表面活性剂的浓度为0.1-10mM。

(3)包覆：在20-50℃下，将水合二氧化钛溶胶缓慢加入荧光粉悬浮液中，搅拌0.5-5h。反应停止后，离心或过滤分离。

(4)烘干：包覆后的荧光粉用乙醇洗涤，在50-110℃下干燥。

(5)热处理：干燥后的荧光粉在400-600℃空气气氛中煅烧。

利用本发明的方法，可在整个硫化锌荧光粉表面完全包覆二氧化钛纳米薄膜，薄膜均匀连续透明，而不是以不连续的岛状颗粒分布于荧光粉表面。该薄膜将提高荧光粉的化学稳定性，有效阻止荧光粉的表面氧化。

附图说明

图1为本发明的荧光粉表面包覆二氧化钛薄膜的透射电子显微镜照片。

实施例

在室温下将3.7ml钛酸四异丙酯加入7.2ml冰醋酸中，搅拌0.5h。然后在强烈搅拌下缓慢加入22.5ml蒸馏水，搅拌1h，得到水合二氧化钛溶胶。

将20g ZnS:Ag，Cl荧光粉分散于200ml蒸馏水中，加入20mg十二烷基硫酸钠，超声分散10min。用0.1M稀盐酸将荧光粉悬浮液的pH值调至2.1。

在室温下，将水合二氧化钛溶胶缓慢加入荧光粉悬浮液中，搅拌5h。反应停止后，离心分离，倒去上清液。用乙醇洗涤两次，然后在110℃下干燥12h。干燥后的荧光粉在500℃空气气氛中煅烧2h。