ШИХТА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ЛЮМИНОФОРА С ДЛИТЕЛЬНЫМ ПОСЛЕСВЕЧЕНИЕМ НА ОСНОВЕ СУЛЬФИДА ЦИНКА Российский патент 2003 года по МПК C09K11/56 

Изобретение относится к химической промышленности, в частности к получению люминофоров с длительным послесвечением, используемых в электронной промышленности, полиграфии, лакокрасочной промышленности при создании средств отображения информации.

Известна шихта люминофора с длительным послесвечением, состоящая из сульфидов цинка и кадмия, солей меди, плавней (солей хлористых магния, бария, натрия, калия, аммония). Шихту данного состава прокаливают при температуре 950^oС в течение 30 мин, а затем при температуре 1150^oС в течение 100 мин (заявка Японии, 48-9274 от 23.03.73 г.).

Недостатком данного люминофора является низкая длительность послесвечения и плохая воспроизводимость результатов.

Наиболее близкой по своему техническому результату является шихта для получения люминофора с длительным послесвечением на основе сульфида цинка, состоящая из сульфида цинка, состоящая из сульфида цинка, хлористого натрия, а в качестве активатора используется медь, серебро или висмут. Для получения люминофора шихту прокаливают при температуре 1200-1300^oС в течение получаса (патент США 3657142, кл. 252-301.65, опубл. 18.04.72 г.).

Задачей заявляемого изобретения является создание шихты для получения люминофора, имеющего достаточно высокий выход готового продукта при стабильной, высокой яркости послесвечения, что расширит возможности его использования в технологиях производства различных средств отображения информации.

Задача решается тем, что в шихту на основе сульфида цинка, включающую хлориды цинка, аммония, бария и меди и тиомочевину, добавляется нитрат или натрия, или калия, или аллюминия, или стронция или нитрит натрия при следующем соотношении компонентов, мас. %
Нитрат или натрия, или калия, или аммония, или стронция или нитрит натрия - 0,500-5,000
Хлорид цинка - 0,300-0,500
Хлорид аммония - 0,500-2,000
Хлорид бария - 4,000-6,000
Хлорид меди - 0,006-0,008
Тиомочевина - 0,500-1,500
Сульфид цинка - Остальное
Прокаливание шихты ведут на воздухе при температуре 1200-1300^oС в течение 3 ч.

Увеличение яркости послесвечения люминофора, полученного из шихты заявляемого состава, происходит вследствие того, что центры зеленой люминесценции активированного медью сульфида цинка обеспечиваются необходимым кислородным окружением за счет молекулярного и атомарного кислорода, выделяющегося при разложении нитритов и нитратов натрия, калия, стронция, аммония.

При введении в решетку сульфида цинка кислорода в ионной форме новых центров свечения и электронных ловушек не создается. Использование нитритов и нитратов или натрия, или калия, или стронция, или аммония обеспечивает достаточное количество кислорода в нужной модификации, необходимого для протекания физико-химических процессов, приводящих к увеличению яркости послесвечения.

Компоненты шихты подобраны так, чтобы обеспечить получение люминофора, имеющего высокую яркость и стабильно высокий выход готового продукта.

Уменьшение содержания нитрата или натрия, или калия, или аммония, или стронция или нитрита натрия меньше 0,5 мас.% приводит к уменьшению яркости послесвечения и выхода готового продукта.

Увеличение содержания нитрата или натрия, или калия, или аммония или стронция или нитрита натрия больше 5,0 мас.% приводит к уменьшению яркости послесвечения и выхода готового продукта вследствие чрезмерного окисления сульфида цинка и отрицательного влияния большого количества вводимого катиона.

Содержание основного компонента шихты сульфида цинка, а также остальных компонентов взяты в соответствии со стандартной методикой производства люминофора и обеспечивает наибольшую яркость и выход готового продукта.

Заявленный состав шихты люминофора поясняется примерами конкретного исполнения.

Пример 1. К 90,692 г сульфида цинка (90,692 мас.%) добавляют в виде растворов 0,3 г хлорида цинка (0,3 мас.%), 2,0 г хлорида аммония (2,0 мас.%), 6,0 г хлорида бария (6,0 мас.%), 0,008 г меди в виде хлорида (0,008 мас.% в пересчете на металл) и 0,5 г тиомочевины (0,5 мас.%).

Полученную смесь тщательно перемешивают и сушат при 170^oС. Затем в сухую шихту добавляют 0,5 г (0,5 мас.%) NaNО₃. Смесь тщательно перемешивают, засыпают в кварцевый тигель, закрывают и прокаливают при 1300^oС в течение 3 ч. Полученный люминофор охлаждают до комнатной температуры и заливают 25%-ным раствором аммиака на 1 ч, затем отмывают дистиллированной водой до нейтральной среды промывных вод. Отмытый люминофор сушат при 130^oС до пыления и просеивают через капроновое сито 67.

Яркость свечения полученного таким образом люминофора через 5 мин после прекращения возбуждения светом лампы накаливания составляет 129% по сравнению с известным. Выход готового продукта составляет 68% к весу шихты, в то время как выход целевого продукта по известному решению составляет 53%.

Пример 2. Аналогично примеру 1 готовят шихту, содержащую 90,492 г сульфида цинка (90,492 мас.%), 0,5 г хлорида цинка (0,5 мас.%), 0,5 г хлорида аммония (0,5 мас. %), 4,0 г хлорида бария (4,0 мас.%), 0,008 г меди в виде хлорида (0,008 мас.% в пересчете на металл) и 1,5 г тиомочевины (1,5 мас.%).

Полученную смесь тщательно перемешивают и сушат при 150^oС. Затем в сухую шихту добавляют 3,0 г (3,0 мас.%) КNО₃ и шихту прокаливают при 1250^oС в течение 3 ч. Полученный люминофор охлаждают, заливают 15%-ным раствором аммиака на 2 ч и отмывают дистиллированной водой. Отмытый люминофор сушат при 110^oС до пыления и просеивают через капроновое сито.

Яркость свечения люминофора через 5 мин после прекращения возбуждения составляет 156% по сравнению с известным. Выход готового продукта составляет 77% к весу шихты.

Пример 3. Готовят шихту, содержащую 91,794 г сульфида цинка (91,794 мас. %), 0,4 г хлорида цинка (0,4 мас.%), 1,0 г хлорида аммония (1,0 мас.%), 5,5 г хлорида бария (5,5 мас. %), 0,006 г меди в виде хлорида (0,006 мас.% в пересчете на металл) и 0,8 г тиомочевины (0,8 мас.%), аналогично примеру 1.

Полученную смесь тщательно перемешивают и сушат при 200^oС. В сухую шихту добавляют 0,5 г (0,5 мас.%) NH₄NО₃. Полученную смесь перемешивают, засыпают в кварцевый тигель и прокаливают при 1000^oС в течение 3 ч. Полученный люминофор охлаждают, заливают 25%-ным раствором аммиака на 3 ч и затем отмывают водой. Отмытый люминофор сушат при 120^oС до пыления и просеивают через сито.

Яркость свечения люминофора через 5 мин после прекращения возбуждения составляет 131% по сравнению с известным. Выход готового продукта составляет 70% к весу шихты.

Пример 4. Аналогично примеру 1 готовят шихту, содержащую 87,694 г сульфида цинка (87,694 мас.%), 0,3 г хлорида цинка (0,3 мас.%), 0,5 г хлорида аммония (0,5 мас. %), 6,0 г хлорида бария (6,0 мас.%), 0,006 г меди в виде хлорида (0,006 мас.% в пересчете на металл) и 0,5 г тиомочевины (0,5 мас.%). Полученную смесь перемешивают и сушат при 150^oС. В сухую шихту добавляют 5,0 г (5,0 мас.%) Sr(NO₃)₂. Полученную шихту перемешивают, засыпают в кварцевый тигель и прокаливают при 1250^oС в течение 3 ч. Полученный люминофор охлаждают, заливают 25%-ным раствором аммиака на 2,5 ч, отмывают дистиллированной водой. Отмытый люминофор сушат при 130^oС до пыления и просеивают через сито 67.

Яркость свечения люминофора через 5 мин после прекращения возбуждения составляет 145% по сравнению с известным. Выход готового продукта составляет 75% к весу шихты.

Пример 5. Готовят шихту, содержащую 89,5425 г сульфида цинка (89,5425 мас. %), 0,45 г хлорида цинка (0,45 мас.%), 2,0 г хлорида аммония (2,0 мас. %), 4,0 г хлорида бария (4,0 мас.%), 0,0075 г меди в виде хлорида (0,0075 мас. % в пересчете на металл) и 1,5 г тиомочевины (1,5 мас.%), аналогично примеру 1.

Полученную смесь тщательно перемешивают и сушат при 130^oС. В сухую шихту добавляют 2,5 г (2,5 мас.%) NaNO₂. Полученную смесь перемешивают, засыпают в кварцевый тигель и прокаливают при 1000^oС в течение 3 ч. Полученный люминофор охлаждают, заливают 15%-ным раствором аммиака на 3 ч и затем отмывают водой. Отмытый люминофор сушат при 150^oС до пыления и просеивают через сито.

Яркость свечения люминофора через 5 мин после прекращения возбуждения составляет 149% по сравнению с известным. Выход готового продукта составляет 73% к весу шихты.

Параллельно получали люминофор из шихты известного состава.

Показатели качества люминофора, синтезированного из шихты известного и заявляемого состава, приведены в таблице.

Как видно из таблицы, люминофор, полученный из шихты заявляемого состава, имеет яркость послесвечения на 87-114% больше яркости послесвечения люминофора, полученного из шихты известного состава, и на 51-60% более высокий выход готового продукта.

Люминофор, синтезированный из шихты предложенного состава, используется в радиолокационных трубках, в производстве светящихся красок, при изготовлении различного рода знаков отображения информации, в производстве товаров широкого потребления.

Изобретение предназначено для электронной, лакокрасочной и полиграфической промышленности и может быть использовано при получении средств отображения информации. Шихта содержит, мас.%: нитрат или натрия, или калия, или аммония, или стронция или нитрит натрия 0,500-5,000; хлорид цинка 0,300-0,500; хлорид аммония 0,500-2,000; хлорид бария 4,000-6,000; хлорид меди 0,006-0,008; тиомочевина 0,500-1,500; сульфид цинка остальное. Тщательно перемешивают, помещают в кварцевый тигель, закрывают и прокаливают при 1000-1300^oС 3 ч. После охлаждения заливают раствором аммиака, отмывают дистиллированной водой, сушат, просеивают. Яркость послесвечения 129-156 усл. ед. , выход 68-77 мас.%, что превышает яркость и выход люминофора, полученного из известной шихты. 1 табл.

Шихта для получения люминофора с длительным послесвечением на основе сульфида цинка, включающая сульфид цинка, азотсодержащие соединения, хлориды, отличающаяся тем, что в качестве хлоридов она содержит хлориды цинка, аммония, бария и меди, а в качестве азотсодержащих соединений - тиомочевину и нитрат или натрия, или калия, или аммония, или стронция, или нитрит натрия при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Нитрат или натрия, или калия, или аммония, или стронция, или нитрит натрия 0,500-5,000

Хлорид цинка 0,300-0,500

Хлорид аммония 0,500-2,000

Хлорид бария 4,000-6,000

Хлорид меди 0,006-0,008

Тиомочевина 0,500-1,500

Сульфид цинка Остальное