Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЛЮМИНЕСЦЕНТНОГО МАТЕРИАЛА НА ОСНОВЕ ОКСИДА ИТТРИЯ, АКТИВИРОВАННОГО ЕВРОПИЕМ
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЛЮМИНЕСЦЕНТНОГО МАТЕРИАЛА НА ОСНОВЕ ОКСИДА ИТТРИЯ, АКТИВИРОВАННОГО ЕВРОПИЕМ

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЛЮМИНЕСЦЕНТНОГО МАТЕРИАЛА НА ОСНОВЕ ОКСИДА ИТТРИЯ, АКТИВИРОВАННОГО ЕВРОПИЕМ

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Использование изобретения: изготовление парниковой полиэтиленовой пленки. Сущность изобретения: водную пульпу из оксидов иттрия и европия при Т : Ж = 1 : 0,3 - 0,6 смешивают с водным раствором из щавелевой кислоты и гидроокиси лития, взятых в количестве 40 - 45 мас. % и 5 - 6 мас. % от общего количества оксидов иттрия и европия и в весовом соотношении 1 : 1,5, реакционную смесь высушивают до пыления и прокаливают в две стадии при 600 - 650 и 1250 - 1300С в течение 1 - 1,5 ч на каждой стадии с промежуточным охлаждением. Исключается операция обработки азотной кислотой, сокращается количество сточных вод, расход щавелевой кислоты уменьшается в 1,6 - 3 раза. Максимум излучения при 611 - 612 нм. 1 ил.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2008319
Класс(ы) патента: C09K11/78
Номер заявки: 4934578/26
Дата подачи заявки: 06.05.1991
Дата публикации: 28.02.1994
Заявитель(и): Ставропольское научно-производственное объединение "Люминофор"
Автор(ы): Голота А.Ф.; Кривошеев Н.В.; Морозов Е.Г.; Агапов Р.А.; Бурцев Г.А.
Патентообладатель(и): Голота Анатолий Федорович; Кривошеев Николай Валентинович; Морозов Евгений Григорьевич; Агапов Рудольф Александрович; Бурцев Григорий Андреевич
Описание изобретения: Изобретение относится к технологии получения люминесцентным материалов на основе иттрия и европия и может быть использовано для изготовления парниковой полиэтиленовой пленки.
В сельском хозяйстве активно применяется метод выращивания растений с использованием полиэтиленовых пленок для защиты от вредного воздействия окружающей среды, в том числе и солнечного облучения.
В пределах физиологической активности наиболее благоприятной для растений областью оптического обучения является 500 - 620 нм.
Введение в полиэтиленовую пленку люминесцентного наполнителя, излучающего в области 600-620 нм, позволяет использовать ее как средство создания благоприятных условий роста растений путем преобразования жесткой солнечной радиации в область фотосинтетически активной радиации.
Определенный интерес в этом плане представляют люминофоры на основе оксида иттрия, активированного европием, преобразующие возбуждающее излучение 250-365 нм в область 600-620 нм.
Известен способ получения люминофора на основе оксидов иттрия и европия путем сухого перемешивания оксидов иттрия и европия с флюсами, серой и прокаливания смеси с последующей отмывкой от примесей [1] .
Недостатком способа является то, что сухое перемешивание с последующим твердофазным спеканием не позволяет получить однородный твердый раствор оксидов иттрия и европия ввиду "экранизации" люминесцентного зерна, что приводит к недостаточно полному преобразованию люминофором жесткого солнечного излучения и к значительному увеличению расхода наполнителя. Водные отмывки люминофора ведут к частичному гидролизу оксида иттрия.
Известен способ получения люминофоров на основе оксидов иттрия и европия путем обработки водной пульпы этих оксидов азотной кислотой при кипячении, осаждения жидкой смеси щавелевой кислотой при повышенной температуре с последующей сушкой и прокаливанием осадка [2] .
При повышенной концентрации исходных растворов РЗЭ в данном случае уменьшаются потери последних, однако отмывка осадка не позволяет снизить в достаточной степени содержание нитрат-ионов, что приводит к поглощению возбуждающего излучения и снижает эффект его преобразования. Кроме того, эта технология является экологически неблагоприятной, требует большого количества кислот и расхода воды, сопровождается большим объемом кислых сточных вод.
Наиболее близким к изобретению является способ получения люминофора на основе оксидов иттрия и европия, включающий приготовление водной пульпы оксидов при Т: Ж = 25-50, содержании оксида европия 7,7 мас. % , оксида иттрия 92,3 мас. % , обработку пульпы 60% -ной азотной кислотой (65% от стехиометрии) в течение 5-10 мин при нагревании до 80оС, приготовление нагретого до 90оС водного раствора щавелевой кислоты (120% от стехиометрии), смешивание раствора щавелевой кислоты с пульпой оксидов иттрия и европия в течение 5-15 мин, перемешивание оксалатов при 90-100оС в течение 5-10 мин, отмывку оксалатов водой до рН 5, высушивание осадка оксалатов при 200-900оС до пыления, прокаливание при 1100-1350оС в течение 3,5 ч, просев конечного продукта [3] . В люминофоре, полученном по этому способу, содержится до 0,014-0,02% нитрат-ионов, что приводит к частичному поглощению возбуждающего излучения и снижению эффекта преобразования. Технология является экологически неблагоприятной, требует большого расхода азотной и щавелевой кислот, дистиллированной воды, сопровождается большим объемом кислых сточных вод.
Целью изобретения является упрощение и улучшение экологии процесса, уменьшение расхода материалов с возможностью использования целевого материала в качестве люминесцентного наполнителя для парниковой полиэтиленовой пленки.
Это обеспечивает способ получения люминесцентного материала, согласно которому готовят водную пульпу оксидов иттрия и европия при соотношении Т: Ж= 1: 0,5-0,6 и содержании компонентов, мас. % : Eu2O3 6,8 - 7,2; Y2O3 9,38-93,2.
Отдельно готовят раствор смеси щавелевой кислоты и гидроокиси лития при соотношении Т: Ж= 1: 4-5 и содержании компонентов в мас. % по отношению к смеси оксидов иттрия и европия: щавелевая кислота 40-45; гидроокись лития 5-6. Затем водную пульпу оксидов заливают указанным раствором при соотношении пульпа: раствор, равном 1: 1 - 1,5, пульпу перемешивают до получения однородной массы и сушат при температуре 100-200оС до пыления, просеивают через сито N 61-67, просеянную шихту загружают в печь и прокаливают при 600-650оС в течение 1,0-1,5 ч, затем после охлаждения повторно прокаливают при 1250-1300оС в течение 1,0-1,5 ч, остывшую шихту просеивают через сито N 61-67.
П р и м е р 1. В кварцевую кювету емкостью 0,5 л загружают 186 г оксида иттрия (93,0 мас. % ) и 14 г оксида европия (7,0 мас. % ), затем в смесь добавляют 120 мл дистиллированной воды (Т: Ж= 1: 0,6) и перемешивают до однородной массы. Отдельно готовят следующий раствор. В стеклянный стакан наливают 400 мл дистиллированной воды, загружают 80 г щавелевой кислоты (40 мас. % ) и 10 г гидроокиси лития (5 мас. % ), Т: Ж= 1: 4,4, перемешивают. Затем приготовленный раствор заливают в кювету с водной пульпой смеси оксидов при отношении пульпы и раствора 1: 1,53, пульпу тщательно перемешивают до однородной массы и сушат при 100-200оС до пыления. Просушенную шихту охлаждают на воздухе и просеивают через сито N 61-67. Высушенную и просеянную шихту загружают в кварцевую кювету емкостью 0,5 л, закрывают крышкой и загружают в холодную печь, включают печь и прокаливают в течение 1 ч по достижении температуры 600оС. Затем продукт охлаждают на воздухе и повторно прокаливают при 1250оС в течение 1,5 ч, остывшую шихту просеивают через сито N 61-67. Полученный люминесцентный материал имеет следующие спектральные характеристики: спектры возбуждения 250-365 нм, максимум излучения 611 нм. (чертеж, кривая 1).
Расход щавелевой кислоты уменьшается по сравнению с прототипом в 3 раза.
П р и м е р 2. Люминесцентный материал получают аналогично примеру 1, за исключением того, что содержание щавелевой кислоты в растворе 45 мас. % , гидроксида лития 6 мас. % , соотношение Т: Ж в растворе 1: 9,45, соотношение пульпы оксидов и раствора 1: 1,72, температура первой прокалки 650оС, время 1,5 ч, температура второй прокалки 1300оС, время 1 ч. Спектры возбуждения 250-365 нм, максимум излучения 612 нм. Расход щавелевой кислоты снижается в 2,6 раза. Спектр аналогичен кривой 1 чертежа.
П р и м е р 3. Люминесцентный состав получают аналогично примеру 1 за исключением того, что содержание щавелевой кислоты в растворе 42 мас. % , гидроокиси лития 5,5 мас. % , соотношение Т: Ж в растворе 1: 4,6, соотношение пульпы оксидов и раствора 1: 1,3, температура и время первой прокалки 650оС, 1 ч, второй прокалки 1270оС, 1 ч.
Спектр возбуждения люминесцентного состава 250-365 нм, максимум излучения 612 нм. Расход щавелевой кислоты снижается в 2,8 раза.
П р и м е р 4. Люминесцентный состав получают аналогично примеру 1, за исключением того, что содержание щавелевой кислоты в растворе составляет 40 мас. % , гидроокиси лития 5 мас. % , соотношение Т: Ж в растворе 1: 5, соотношение пульпы оксидов и раствора 1: 2, температура первой прокалки 625оС, время 1,2 ч, температура второй прокалки 1270оС, время 1,8 ч.
Спектр возбуждения люминесцентного состава 250-365 нм, максимум 612 нм (кривая 1).
Расход щавелевой кислоты снижается в 2,5 раза.
П р и м е р 5. Люминесцентный состав получают аналогично примеру 1, за исключением того, что соотношение Т: Ж в пульпе оксидов 1: 0,5, содержание щавелевой кислоты в растворе 44 мас. % , гидроксида лития 5,5 мас. % . Соотношение Т: Ж в растворе 1: 4, соотношение пульпы оксидов и раствора 1: 1.
Температура и время прокаливания аналогичны первому примеру.
Спектр возбуждения 250-365 нм, максимум излучения 613 нм. Расход щавелевой кислоты снижается в 2,8 раза (кривая 1).
П р и м е р 6. Люминесцентный состав получают аналогично примеру 1 за исключением того, что соотношение Т: Ж в пульпе оксидов 1: 0,6, содержание щавелевой кислоты в растворе 45 мас. % , гидроокиси лития 6 мас. % , соотношение Т: Ж в растворе 1: 5, соотношение пульпы оксидов и раствора 1: 1,5, температура первой прокалки 650оС, время 1,5 ч, температура второй прокалки 1300оС, время 1,5 ч. Спектр возбуждения 250-365 нм, максимум излучения 612 нм. Расход щавелевой кислоты уменьшается в 2,4 раза (кривая 1).
Как показали эксперименты, при изменении соотношения Т: Ж ниже, чем 1: 0,5, происходит цементация суспензии, при увеличении количества воды увеличивается время сушки. Уменьшение содержания щавелевой кислоты в растворе по отношению к массе смеси сухих оксидов и уменьшение соотношения пульпы оксидов и раствора ниже заявленных пределов приводит к неполному формированию твердого раствора, что ведет к уменьшению эффективности преобразования (чертеж, кривая 2). Увеличение же значений указанных признаков выше заявленных пределов нецелесообразно и приводит к повышению расхода щавелевой кислоты и гидроокиси лития. При уменьшении температуры и времени первой прокалки ниже заявленных пределов достаточно обезгаживания шихты, что ведет к выбросу продукта во время второй прокалки.
Увеличение же температуры и времени второй прокалки нецелесообразно, так как при заявленных режимах происходит формирование люминесцентного материала как наполнителя со свойствами, соответствующими поставленной цели.
Технико-экономические преимущества заявляемого технического решения заключаются в возможности использования полученного люминесцентного состава в качестве наполнителя для парниковой полиэтиленовой пленки. Испытания пленки с наполнителем, полученным по предложенному способу опытной станцией Ставропольского сельскохозяйственного института, показали, что урожайность огурцов, выращенных под этой пленкой, увеличилась на 65% по сравнению с контрольной, не содержащей наполнителя пленкой.
Кроме того, данное изобретение позволяет, например, ФЛ-612-1, упростить способ получения люминофора на основе оксидов иттрия и европия за счет исключения операций обработки азотной кислотой, промывки водой и улучшает экологию процесса за счет сокращения количества сточных вод.
Расход дистиллированной воды и щавелевой кислоты составляет 2,6 и 0,4 кг на 1 кг продукта, исключается использование азотной кислоты. Кроме того уменьшается расход электроэнергии. (56) Патент США N 3544478, кл. 252-301.4, 1970.
Патент США N 3647707, кл. 252-301.4, 1972.
Авторское свидетельство СССР N 931737, кл. С 09 К 11/77, 1982.
Формула изобретения: СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЛЮМИНЕСЦЕНТНОГО МАТЕРИАЛА НА ОСНОВЕ ОКСИДА ИТТРИЯ, АКТИВИРОВАННОГО ЕВРОПИЕМ, включающий приготовление водной пульпы из оксидов иттрия и европия и водного раствора щавелевой кислоты, смешивание пульпы и раствора, высушивание реакционной смеси до пыления, прокаливание сухой шихты и просеивание полученного продукта при 1250 - 1300oС, отличающийся тем, что, с целью упрощения и улучшения экологии процесса, уменьшения расхода материалов с возможностью использования целевого материала в качестве люминесцентного наполнителя для парниковой полиэтиленовой пленки, водную пульпу готовят при Т : Ж = 1 : 0,3 - 0,6, а водный раствор из щавелевой кислоты и гидроокиси лития, взятых соответственно в количестве 40 - 45 и 5 - 6 мас. % от общего количества оксидов иттрия и европия, при массовом соотношении воды и указанных кислоты и гидроокиси 4 - 5 : 1, при этом пульпу и раствор смешивают в массовом соотношении 1 : 1 - 1,5, высушенную шихту просеивают, нагревают от комнатной температуры до 600 - 650oС и выдерживают при этой температуре 1,0 - 1,5 ч, охлаждают, а затем прокаливают в течение 1 - 1,5 ч.