由稻殼中取得生質中孔洞氧化矽並作為螢光粉之原料

Abstract

本論文主旨在於利用簡單的方式，從稻殼中取得高表面積的生質中孔洞氧化矽，並作為金屬氧化物的載體，合成出金屬矽酸鹽(metal-silicate)材料。在應用上，可藉由改變原料的組成來得到不同放射波長的螢光粉。藉由模擬自然界phyllosilicate礦物的生成機制，發展出氧化矽剝蝕法，並致力於研究各類型metal-silicate之合成條件，以達到對材料表面積、晶相以及金屬離子嵌入量的控制。 稻殼為有機物及無機物所組成，在無機物中除了氧化矽外還含有多種的金屬離子(Na+、K+、Ca2+…等)。在?燒移除稻殼中的有機物時，金屬離子會與氧化矽形成共熔物而得到高結晶度，低表面積的氧化矽，因此限制了其應用性。以酸水水熱法處理稻殼，即可移除稻殼中的金屬離子，並且氧化矽在水熱過程中會溶解再重組成中孔洞的結構，可得表面積約200 m2g-1，平均孔徑約6 0 nm的生質中孔洞氧化矽。 對於zinc-silicate孔洞材料合成法的研究，是先製備出Zn(OH)2沉澱物，再引入中孔洞氧化矽，並利用100oC水熱所提供的能量，使中孔洞氧化矽溶解成矽酸鹽再用來剝蝕Zn(OH)2，並經由重組排列形成片狀結構。在pH=10 0，Zn/Si=0 80的合成條件下，經由水熱一天的反應，即可得到具有高面積(138 m2g-1)的Zn-stevensite材料。利用螯合法製備螢光材料是將zinc-silicate與1% Mn(NO3)2溶液混合均勻，靜置3小時使Mn2+離子進入zinc-silicate的結構中，再?燒900℃即可得到Zn2SiO4:Mn2+綠光螢光粉，也可用相同的合成手法合成Y2SiO5:Ce3+藍光螢光粉。而一步法製備螢光材料則是在水熱合成zinc-silicate的過程中即添加Eu3+離子，所得到的產物為Zn-Eu-silicate化合物，?燒700℃後轉為Zn2SiO4:Eu3+紅光螢光粉。

Date of Award	2015 Jun 25
Original language	Chinese
Supervisor	Hong-Ping Lin (Supervisor)