ZnS是具有最大直接带隙的II-VI族半导体化合物,室温下其禁带宽度为3.66eV,具有热红外透明性、荧光、磷光、和在可见光及红外范围的分散度低等新颖的光电物理特性,广泛应用于化工、陶瓷、光催化等领域,特别是在制作电致发光材料领域,如平板显示、阴极射线管、传感器、纳米激光材料、光电识别标志等方面。因此以硫化锌为基质的发光材料研究受到人们的广泛重视。但是在空气氧、水汽及电场等外界环境的影响下,硫化锌荧光粉容易受潮,被氧化及分解,从而大大降低其应用性能。为了能够克服上述缺点,最为有效的办法就是在荧光粉表面包覆一层不溶于水的包覆膜。本文通过扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线粉末衍射仪(XRD)、X射线能谱仪(EDS)、紫外可见分光光度计(UV-Vis)和荧光分光光度计(PL)对荧光粉的结构和光学性能进行表征,并探讨制备硫化锌荧光粉及其包覆的工艺条件。研究内容如下：
　　 ⑴采用水(溶剂)热法制备锰掺杂硫化锌荧光粉,讨论锌硫摩尔比、水/乙二胺体积比、Mn离子掺杂浓度、温度、填充度和时间因素对其晶型、粒径和发光性能的影响,其中锌硫摩尔比、水/乙二胺体积比和温度对其晶型和粒径影响显著。在考察范围内,只有锌硫摩尔比大于等于1、水/乙二胺体积比小于0.5,得到的才是立方晶系纯闪锌矿相,且随着锌硫摩尔比的增大,粒径随之减小；达到一定温度时结晶才完全；Mn离子掺杂浓度、填充度和时间对样品的晶型和结晶度影响不明显。不同条件制备的荧光粉PL图中均存在350nm附近的激发峰和500nm、585nm附近的发射峰,其中500nm附近的峰可归属于晶体中S空位引起的自激活缺陷发光。而585nm附近的峰则为Mn2+从4T1到6A1的跃迁峰。通过正交实验得出最佳制备工艺条件为:锌硫摩尔比为2:1,水/乙二胺体积比为2:1,锰掺杂浓度为5％,反应温度为180℃,填充度为70％,反应时间为12h。
　　 ⑵利用溶胶凝胶法,在硫化锌荧光粉表面成功包覆厚度不一的二氧化钛薄膜,考察了反应时间、反应温度以及钛酸丁酯量对二氧化钛包覆厚度的影响。结果表明：随着反应时间、反应温度以及钛酸丁酯量的增加,包覆薄膜厚度也随之增加；包覆过程对荧光粉晶型及其结晶度无影响,对其发光强度略有降低。由单因素得出较佳包覆条件为:反应时间为4h,反应温度为40℃,钛酸丁酯量为0.1mL。
　　 ⑶通过反应过程对包覆机理的解释,得出结论为:溶胶凝胶法包覆硫化锌荧光粉的机理是一个复合机理。包覆的初始阶段,含Ti胶粒带负电,通过物理吸附和静电吸附共同作用吸附在硫化锌荧光粉的表面,随着溶胶凝胶过程的继续,溶胶粒子在硫化锌表面不断地吸附、聚集,同时也是一个非均匀成核和晶体不断生长的过程,进而形成包覆膜,包覆前后以及包覆后锻烧的红外谱图表明包覆膜与硫化锌荧光粉之间不存在Zn-O-Ti键的作用,使得包覆后续阶段,包覆膜较松散且可以看到大小不一,近似球形的包覆颗粒。