[發明專利]一種適于批量生產摻銅硫化鋅納米熒光粉的制備方法

無效

• 申請號: 01138749.1
• 申請日: 2001-11-30
• 公開（公告）號: CN1352208A
• 公開（公告）日: 2002-06-05
• 發明（設計）人: 張海明;王之建;元金山
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
• 主分類號: C08F120/18
• 分類號: C08F120/18;C08F2/44;C09K11/56
• 代理公司: 長春科宇專利代理有限責任公司
• 代理人: 梁愛榮

一、技術領域：本發明屬于半導體發光材料技術領域，涉及一種金屬摻雜的ZnS基納米發光材料的制備方法。

二、背景技術：眾所周知，ZnS是一種性能獨特的發光材料基質，通過改變其中的摻雜劑可以得到不同波段的高效可見輻射，實現真正意義上的全色發光。因此，ZnS材料得到了極其廣泛的應用。幾十年來，人們為實現ZnS基發光材料的全色化，提高其發光效率，改進其光電性能，開拓其應用進行了很多努力，取得了巨大成功。特別是1994年，Bhargava報導了在納米ZnS基質中摻入Mn²⁺后發現其量子效率有大幅度提高，這大大引發了人們研究ZnS基納米發光材料的熱情。近年來，人們采用了多種方法用于制備金屬摻雜的ZnS基納米發光材料，取得了很大進展。如上海大學金炎等人用絡合轉換法在殼聚糖有機介質中制得了ZnS∶Cu納米微晶，北京大學孫聆東等人采用水溶膠合成法制備了ZnS∶Cu水溶膠，天津大學李振鋼等人以聚氧化乙烯作介質，在ZnS納米微晶中成功地摻入了銪、錳、銅等多種元素。但是這些探索均未能實現金屬摻雜的ZnS基納米熒光粉的批量制備，所得產品須依賴溶液或薄膜等載體而不能以微晶狀獨立存在，從而使其應用受到限制。金屬摻雜的ZnS基納米熒光粉批量制備尚有很大空間等待人們去探索。

三、發明的內容：本發明的目的是建立一種設備簡單，操作方便、成本低、發光效率高、可批量生產摻銅硫化鋅納米熒光粉的制備方法。本發明的目的是通過下述反應步驟實現的：

(1)甲基丙烯酸鋅的制備

根據方程式[I]，通過甲基丙烯酸與乙酸鋅的反應來制備甲基丙烯酸鋅；

(2)聚甲基丙烯酸鋅的制備

按照反應式[II]，使甲基丙烯酸鋅在鏈轉移劑與引發劑的作用下發生聚合反應，通過調節鏈轉移劑與甲基丙烯酸的摩爾比，來控制聚合度n，從而控制納米粒子的粒徑，n為聚合度；

(3)ZnS∶Cu納米熒光粉的制備

按照反應式[III]，使聚甲基丙烯酸鋅與Na₂S、CuSO₄反應，所得產物經離心分離、洗滌、干燥后，即可得到ZnS∶Cu納米熒光粉；

本發明的優點是：

(1)實現了ZnS∶Cu納米熒光粉的批量生產。

(2)本方法成本低，操作簡單，無毒性。

(3)本發明選擇甲基丙烯酸與巰基乙酸的摩爾比來控制納米粒子的粒徑。如摩爾比為1∶200，1∶250時，分別可得粒徑為2nm，2.2nm的熒光粉。

(4)在納米粒子形成過程中，聚甲基丙烯酸將納米粒子包覆起來，從而鈍化了納米粒子表面，提高了發光效率，且延長了熒光粉的使用壽命。

ZnS∶Cu∶Al納米熒光粉可用于電致發光、平板顯示、陰極射線管等，此外它還可用于傳感器，納米材料激光的制作。

四、實現本發明的具體實施方式：

本發明根據反應式[I]、反應式[II]和反應式[III]的實施例如下：

實施例1：

將40ml水，0.03mol的乙酸鋅和5.5ml的甲基丙烯酸加到帶有冷凝管的三口燒瓶中，升溫攪拌，當溫度升至60℃時，向燒瓶中加入40ml?0.05M的過硫酸鉀水溶液，攪拌5分鐘后，向三口燒瓶中加入20ml?0.017M的巰基乙酸(甲基丙烯酸與巰基乙酸的摩爾比為1∶200)，在80℃下反應一小時。待溫度冷卻至50℃，向反應物中加入20ml?0.006M的CuSO₄水溶液，然后30分鐘內滴加40ml?0.8M的Na₂S水溶液，使反應混合物在80℃繼續反應30分鐘。室溫下將反應混合物進行離心分離，用甲醇洗滌所得產物，真空干燥后，即可得到ZnS∶Cu納米粉末，其粒徑為2nm。

實施例2：改變實施例1中所述的巰基乙酸與甲基丙烯酸的摩爾數量，使其摩爾比為1∶250，其它具體操作如實施例1所述，可得粒徑為2.2nm的ZnS∶Cu納米熒光粉。