專利名稱：一種釔鋁石榴石熒光粉的合成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及顯示器、熒光燈、LED，蓄光型材料等的熒光粉的制備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉 及一種釔鋁石榴石熒光粉的合成方法。
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及的鋁酸鹽熒光粉是釔鋁石榴石結(jié)構(gòu)(YAG)。釔鋁石榴石是由氧化釔 和氧化鋁反應(yīng)合成的一種稀土鋁酸鹽石榴石，屬立方晶系，是一種硬度很大、熔點(diǎn)很高的晶 體，具有良好的機(jī)械強(qiáng)度、化學(xué)穩(wěn)定性、導(dǎo)熱性，是一種性能優(yōu)良的單晶材料。正是由于YAG 的這些優(yōu)良的性能，是其無論是作為結(jié)構(gòu)材料還是功能材料，均顯示出極佳的應(yīng)用前景。另 外，YAG粉體通過摻雜Ce3+、Tb3+、Eu3+等稀土離子還可以作為超短余輝熒光粉，在等離子平 板顯示(PDP)，陰極射線管(CTR)以及發(fā)光二極管(LED)等方面有著廣闊的應(yīng)用前景。鋁酸鹽熒光粉的制備一般采用高溫固相反應(yīng)法，該方法存在很大的弊端，具有合 成溫度高，反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)；產(chǎn)品顆粒較粗、硬度較大，粒徑偏大且粒度分布寬，發(fā)光效率低等缺 點(diǎn)。如美國(guó)專利US5989455，US5868963、中國(guó)專利CN1381547A中制備鋁酸鹽綠色熒光粉的 方法是將氧化鋁、碳酸鋇、碳酸錳、碳酸銀、氧化鎂等原料和適當(dāng)助熔劑混合，然后在氮/氫 弱還原性氣氛中1200-1600°C的溫度下灼燒，而后將灼燒產(chǎn)物進(jìn)行球磨分散、水洗、干燥、過 篩。硼酸等助熔劑的加入，雖然可以使合成溫度顯著降低，但也使熒光粉嚴(yán)重?zé)Y(jié)，必須通 過球磨分散等方法降低熒光粉粒徑，而導(dǎo)致熒光粉顆粒表面損傷，使得熒光粉性能大幅度 下降。共沉淀法與高溫固相反應(yīng)法相比具有較明顯的優(yōu)勢(shì)。共沉淀法又稱為“化學(xué)沉積 法”、“前驅(qū)化合物法”，是以水溶性物質(zhì)為原料，通過液相化學(xué)反應(yīng)，生成難溶物質(zhì)從水溶液 中沉淀出來，經(jīng)過洗滌、過濾、焙燒熱分解而制得超細(xì)粉體材料方法。此法操作簡(jiǎn)單、流程 短、能直接得到化學(xué)成分均一的粉體材料，且可精確地控制粒子的成核與長(zhǎng)大，得到粒度可 控、分散性較好的粉體材料。主要缺點(diǎn)是影響因素較多(如溶液的組成、濃度、溫度、時(shí)間 等)，形成分散粒子的條件苛刻、沉淀劑容易作為雜質(zhì)混入沉淀物、沉淀過程中各種成分的 分離困難和沉淀劑不易溶于水溶液等。為解決該問題，有報(bào)道采用其他合成方法?！吨袊?guó)粉體技術(shù)》2008，Voll，p8_19 “微 波均相沉淀法制備Ce: (Y，Gd)3A15012熒光粉”中，上海交通大學(xué)張凱等人用碳酸氫銨作為 沉淀劑，采用共沉淀方法制備鈰摻雜釔鋁石榴石熒光粉，經(jīng)1600°C煅燒得到粒徑ΙΟμπι左 右的粉體。中州大學(xué)(專利號(hào)96114790. 3)用微波熱法擴(kuò)散摻雜合成熒光粉，提出在微波場(chǎng) 作用下驅(qū)使摻雜離子擴(kuò)散進(jìn)入熒光粉基質(zhì)晶格中而合成熒光粉，其粒度不大于10 μ m，微波 熱合成法(中國(guó)專利申請(qǐng)95106117. 8)相對(duì)于高溫固相反應(yīng)法合成熒光粉，具有設(shè)備簡(jiǎn)單、 操作簡(jiǎn)便、在微波場(chǎng)作用下化學(xué)反應(yīng)徹底而又省時(shí)節(jié)能，且目標(biāo)熒光粉的物相組成、發(fā)光性 能符合使用要求的優(yōu)點(diǎn)。但實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，使用上述方法制備出的熒光粉顆粒仍然存在硬團(tuán)聚現(xiàn)象，難以獲得 分散均勻且顆粒小的粉末。
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將燒制后的產(chǎn)物用用鹽酸溶液進(jìn)行清洗，再用去離子水洗滌至中性，烘干、研磨、 過篩后即得到所需的熒光粉。為了防止熒光粉的亮度下降，研磨時(shí)間要求盡可能短，時(shí)間為 3-60分鐘，進(jìn)行球磨工藝可減少顆粒的聚集量并分散熒光粉材料。由于在球磨過程中熒光 粉被破壞，導(dǎo)致熒光粉亮度降低，這就要求縮短球磨時(shí)間。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種釔鋁石榴石熒光粉 的合成方法。本發(fā)明技術(shù)方案如下一種釔鋁石榴石熒光粉的合成方法，采用復(fù)合沉淀劑，所述復(fù)合沉淀劑為碳酸氫 銨和氨水，先將將碳酸氫銨溶液滴入金屬離子溶液，碳酸氫銨溶液滴加結(jié)束之后將氨水溶 液滴加入混合液中。所述的合成方法，在反應(yīng)過程中加入超聲和微波處理，使反應(yīng)更加充分，形成的熒 光粉顆粒更加分散。所述的合成方法，操作步驟為1)配制金屬離子混合液；2)配制復(fù)合沉淀劑，分別 制備碳酸氫銨溶液和氨水溶液，濃度均為1 3mol/L ；3)將碳酸氫銨溶液倒入三口瓶中，將 金屬離子混合液緩慢滴入碳酸氫銨溶液中，滴加速度為20滴/min ；4)將反應(yīng)容器放入超 聲微波合成儀中，先用超聲進(jìn)行攪拌分散，時(shí)間為5min ；然后設(shè)置微波參數(shù)，功率為300W， 時(shí)間為3-5min，并放入磁振子進(jìn)行強(qiáng)力攪拌；5)所有金屬離子混合液加完后，再以20滴/ min滴加氨水溶液，使其PH達(dá)到8-10，滴加結(jié)束后繼續(xù)攪拌0. 5h，陳化；6)陳化結(jié)束后，將 前驅(qū)體放入塑料試管中，在離心沉淀機(jī)進(jìn)行離心沉淀；將上層清液倒掉，將沉淀物用去離子 水和無水乙醇洗滌2 3次，在120°C真空干燥箱中烘干，研磨后即得到白色粉末；7)混入 助熔劑，助熔劑的含量為前驅(qū)體總量的-10% ；8)將混合物放入高溫爐內(nèi)加熱，使高溫 爐快速由室溫升至900°C，在氧化環(huán)境中進(jìn)行預(yù)燒，并恒溫l_2h，然后使高溫爐從900°C至 1400-1600°C，同時(shí)通入H2/N2(5% /95% )保護(hù)氣氛，保溫時(shí)間為2_4h ；9)將燒制后的產(chǎn)物 用去離子水洗滌至中性，烘干過篩后即得到所需的熒光粉。所述的合成方法，所述助熔劑選自NH4F、NaF, BaF2, H3B03> BaF2+H3B03 ；用量為總質(zhì) 量的 5% -10%。所述的合成方法，在步驟7)之后還加入分散劑。所述的合成方法，所述分散劑優(yōu)先選硅酸脂化合物、聚碳酸鈉和醇類化合物。所述的合成方法，所用的分散劑采用PEG-聚乙二醇、TEOS-正硅酸乙酯、 SDBS-十二烷基苯磺酸鈉之一；分散劑的用量占前驅(qū)體總質(zhì)量的-10% ；通常，使用 0. 5-5ml的分散劑以分散100克的洗滌過的熒光粉；首先在研缽中仔細(xì)研磨30min，然后在 混合物中加入少量乙醇作為球磨介質(zhì)，裝入瑪瑙球磨罐，置于行星球磨機(jī)上以300r/min的 速度球磨l_3h。所述為一種鋁酸鹽熒光粉的制備方法，該方法采用復(fù)合共沉淀法制備，而選用碳 酸氫銨和氨水做為混合沉淀劑，先將金屬鹽離子溶液滴入碳酸氫銨中，再將氨水溶液滴入 混合液中。所述為一種鋁酸鹽熒光粉的制備方法，還原氣氛采用活性炭、CO或N2-H2混合氣體作為保護(hù)氣氛，其中N2為5%體積，H2為95%體積；還原溫度為1200°C -1600°C ；還原時(shí)間 為 2-3h。本發(fā)明沉淀劑選擇氨水+碳酸氫銨復(fù)合沉淀劑，共沉淀反應(yīng)過程中，可以方便的 調(diào)整沉淀劑的濃度、用量以及沉淀時(shí)的PH值條件，沉淀過程很容易控制，同時(shí)由于可以減 少碳酸氫銨的使用量，避免了釔離子的流失，而且，控制沉淀劑中氨水與碳酸氫銨的比例， 使金屬離子大部分與碳酸氫銨反應(yīng)，尤其是Al3+大部分與碳酸氫銨生成碳酸鹽或者堿式碳 酸鹽，小部分與氨水生成勃姆石或氫氧化鋁凝膠狀沉淀，沉淀物的洗滌與過濾比較容易，而 且高溫?zé)崽幚砗蟮玫降姆垠w的分散性比較好，顆粒細(xì)小均勻，團(tuán)聚問題得到很大的改善。工藝流程簡(jiǎn)單，顆粒分布均勻，并且有較好的發(fā)光效率，制備出的粉體粒度大約為 2 10 μ m0在本發(fā)明的條件下，先用碳酸氫銨溶液沉淀稀土元素Y3+和Ce3+等金屬鹽離子，Al 離子以碳酸鋁銨(NH4AIO(OH)HCO3)或其水合物存在，然后加入氨水形成沉淀Al (OH)3,沉淀 物在高溫鍛燒時(shí)分解不會(huì)發(fā)生燒結(jié)，因而有效地避免了硬團(tuán)聚現(xiàn)象。其金屬離子以碳酸鹽、 堿式碳酸鹽或氫氧化物的形式沉淀。本發(fā)明通過調(diào)整配方組成，精選原料并對(duì)稀土激活劑Ce3+為主要成分的激活劑增 添稀土元素Pr，并改變激活劑的摩爾數(shù)(0. 05-0. 12)，改善了熒光材料的發(fā)射強(qiáng)度，并能適 合不同波長(zhǎng)的藍(lán)光芯片；其次，本發(fā)明在生成前驅(qū)體過程中，先進(jìn)行超聲分散，然后進(jìn)行微 波熱處理，致使反應(yīng)更加充分，生成的熒光粉顆粒更加分散。另外，本發(fā)明在共沉淀法時(shí)加入了添加劑(分散劑，助熔劑)促進(jìn)了鋁酸鹽晶體的 形成和生長(zhǎng)，熒光粉的燒結(jié)程度也顯著降低，而且有效控制了鋁酸鹽熒光粉顆粒的形貌，獲 得粒徑細(xì)小的規(guī)則六角片狀顆粒。本發(fā)明的制備方法按原子_分子級(jí)混料，提高混料的均 勻性，避免雜相的形成，進(jìn)而提高了產(chǎn)品的純相，顯著地提高了熒光材料的發(fā)光強(qiáng)度；控制 前驅(qū)體顆粒的均勻性和適宜的粒徑(無論是化學(xué)共沉淀、溶膠、凝膠法等)以確保在高溫合 成后無需粉碎、球磨，保持粉體晶形貌完整；優(yōu)選還原合成條件，采用H2-N2還原，控制其溫 度和時(shí)間，確保Ce離子全部為Ce3+。


圖1是使用本發(fā)明的技術(shù)制備出的Y3Al5O12 = Cex3+熒光粉的激光粒度分析圖；圖2是使用本發(fā)明的技術(shù)制備出的Y3Al5O12 = Cex3+熒光粉的SEM圖片；圖3是使用本發(fā)明的技術(shù)制備出的Y3Al5O12 = Cex3+熒光粉的XRD圖片；圖4是使用本發(fā)明的技術(shù)制備出的Y3Al5O12 = Cex3+熒光粉的激發(fā)發(fā)射光譜；圖5是使用不同分散劑所制的Y3Al5O12 = Cex3+熒光粉的發(fā)射光譜；圖6是使用本發(fā)明的技術(shù)制備出的Y3Al5O12:Cex3+，χ = 0. 05,0. 06,0. 07黃色熒光 粉的發(fā)射圖譜；圖7是不同溫度下本發(fā)明的技術(shù)制備出的Y3Al5O12:Cex3+，χ = 0. 06黃色熒光粉的 粒徑分布圖；圖8為以波長(zhǎng)450nm為激發(fā)光源所測(cè)的實(shí)施例1制備釔鋁石榴石型熒光粉的發(fā)射 光譜；圖9為本發(fā)明制備的幾種熒光粉的發(fā)射光譜圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。實(shí)施例1 選原料，原料選自Y2O3, Ce (NO3) 3，Al (NO3) 3，其組成與含量按照Y3_xAl5012:Ce3+x，其中 x = 0. 06mol/moL·先配制金屬離子混合液；再配制復(fù)合沉淀劑，混料后采用化學(xué)共沉法制 備前驅(qū)體，反應(yīng)過程在超聲微波合成儀中進(jìn)行，超聲時(shí)間為5min，微波功率為100w，控制反 應(yīng)物的濃度為lmol/L，沉淀劑NH4HCO3的濃度為lmol/L，加入釔鋁鈰金屬鹽離子混合溶液的 速度為2L/min，進(jìn)行強(qiáng)力磁攪拌，滴加結(jié)束后，將氨水溶液緩慢滴入混合液中，PH控制為8， 全部滴加結(jié)束后繼續(xù)攪拌0. 5h，陳化8h ；陳化結(jié)束后，將前驅(qū)體拿出放入塑料試管中，進(jìn)行 離心沉淀，IOmin后，倒掉上清液，將沉淀物分別用乙醇、水清洗2 3次，抽濾后，干燥溫度 為120°C，研磨即制成白色粉末狀的前驅(qū)體。在前驅(qū)體中混入助熔劑，助熔劑的用量為前驅(qū) 體總質(zhì)量的10%，助熔劑選自NH4F,最后將混合物放入高溫爐內(nèi)加熱，合成氣氛為活性炭氣 氛，煅燒溫度為1400-1600°C，保溫時(shí)間為3h ；將燒制后的產(chǎn)物用去離子水洗滌至中性，過 220目篩網(wǎng)，檢測(cè)成品的發(fā)光亮度和顆粒度，合格后包裝。由附圖1可以看出本發(fā)明制得的熒光粉顆粒平均粒徑為10 μ m左右，附圖2為制 備出的熒光粉的激發(fā)發(fā)射光譜；附圖3為以波長(zhǎng)450nm為激發(fā)光源所測(cè)的實(shí)施例1制備釔 鋁石榴石型熒光粉的發(fā)射光譜；由圖中可以看出在550nm黃光范圍區(qū)域左右出現(xiàn)最強(qiáng)的發(fā) 射峰，與藍(lán)光芯片混合成性能優(yōu)良的白光。實(shí)施例2 選原料，原料選自Y2O3, Gd2O3, Ce (HNO3) 3，Pr2O3, Al (HNO3) 3，Ga2O3, ScO2，其組成按(Y ^xGdx)3(Al1^zGayScz)5012Cem3+Prn3+,其中 χ = 0. lmol/mol, y = 0. lmol/mol, ζ = 0. 2mol/ mol, m = 0. 06mol/mol, η = 0. lmol/mol。先配制金屬離子混合液；再配制復(fù)合沉淀劑，混 料后采用化學(xué)共沉法制備前驅(qū)體，反應(yīng)過程在超聲微波合成儀中進(jìn)行，超聲時(shí)間為5min，微 波功率為100w，控制反應(yīng)物的濃度為lmol/L，反應(yīng)溫度、陳化溫度都為室溫，沉淀劑NH4HCO3 的濃度為lmol/L，加入金屬鹽離子溶液的速度為2L/min，進(jìn)行強(qiáng)力磁攪拌，滴加結(jié)束后，將 氨水溶液緩慢滴入混合液中，PH控制為8，滴加結(jié)束后，強(qiáng)力攪拌30min后，陳化8h;陳化結(jié) 束后，將沉淀物分別用乙醇、水清洗2 3次，抽濾后，干燥溫度為120°C，研磨即制成前驅(qū) 體。在前驅(qū)體中混入助熔劑，助熔劑的用量為前驅(qū)體總量的6%，助熔劑選擇NaF，將混合物 放入高溫爐內(nèi)加熱，合成氣氛為活性炭氣氛，煅燒溫度為1400-1600°C，保溫時(shí)間為3h ；將 燒制后的產(chǎn)物用去離子水洗滌至中性，過220目篩網(wǎng)，檢測(cè)成品的發(fā)光亮度和顆粒度，合格 后包裝。由附圖9可以看出摻雜Gd，Ga, Sc等離子后，熒光粉的強(qiáng)度明顯減弱，但是可以紅 移或藍(lán)移IOnm左右，可以尋找激發(fā)波長(zhǎng)更寬范圍的芯片。附圖4給出溫度對(duì)制備出的熒光 粉的粒徑的影響。實(shí)施例3 選原料，原料選自Y2O3, Ce (NO3)3, Al(NO3)3, Pr2O3,其組成與含量按照 Y3_x_yAl5012:Ce3+x，其中x = 0. 06mol/moL·先配制金屬離子混合液；再配制復(fù)合沉淀劑，混料 后采用化學(xué)共沉法制備前驅(qū)體，反應(yīng)過程在超聲微波合成儀中進(jìn)行，超聲時(shí)間為5min，微波功率為100w，控制反應(yīng)物的濃度為lmol/L，反應(yīng)溫度、陳化溫度都為室溫，沉淀劑NH4HCO3的 濃度為lmol/L，加入金屬鹽離子溶液的速度為2L/min，進(jìn)行強(qiáng)力磁攪拌，滴加結(jié)束后，將氨 水溶液緩慢滴入混合液中，PH控制為8，滴加結(jié)束后，強(qiáng)力攪拌30min后，陳化8h;陳化結(jié)束 后，將沉淀物分別用乙醇、水清洗2 3次，抽濾后，干燥溫度為120°C，研磨即制成前驅(qū)體。 在前驅(qū)體中混入助熔劑和分散劑，助熔劑的用量為前驅(qū)體總質(zhì)量的10%，助熔劑選擇NaF， 分散劑選擇TE0S，用量為前驅(qū)體總質(zhì)量的10%。將混合物放入高溫爐內(nèi)加熱，合成氣氛為 活性炭氣氛，煅燒溫度為1400-1600°C，保溫時(shí)間為4h ；將燒制后的產(chǎn)物用去離子水洗滌至 中性，過220目篩網(wǎng)，檢測(cè)成品的發(fā)光亮度和顆粒度，合格后包裝。圖5是使用不同分散劑 時(shí)所制得的熒光粉的發(fā)射光譜。實(shí)施例4 選原料，原料選自Y2O3，Ce (NO3)3，Al (NO3) 3，其組成與含量按照 Y3_x_yAl5012:Ce3+x，其 中χ = 0. 06mol/moL·先配制金屬離子混合液；再配制復(fù)合沉淀劑，混料后采用化學(xué)共沉法 制備前驅(qū)體，反應(yīng)過程在超聲微波合成儀中進(jìn)行，超聲時(shí)間為5min，微波功率為100w，控制 反應(yīng)物的濃度為lmol/L，反應(yīng)溫度、陳化溫度都為室溫，沉淀劑NH4HCO3的濃度為lmol/L，加 入金屬鹽離子溶液的速度為2L/min，進(jìn)行強(qiáng)力磁攪拌，滴加結(jié)束后，將氨水溶液緩慢滴入混 合液中，PH控制為8，滴加結(jié)束后，強(qiáng)力攪拌30min后，陳化8h ；陳化結(jié)束后，將沉淀物分別 用乙醇、水清洗2 3次，抽濾后，干燥溫度為120°C，研磨即制成前驅(qū)體。在前驅(qū)體中混入 助熔劑和分散劑，助熔劑的用量為前驅(qū)體總量的10%，助熔劑選擇BaF2+H3B03，分散劑選擇 PEG，用量為前驅(qū)體總質(zhì)量的6%。將混合物放入高溫爐內(nèi)加熱，合成氣氛為活性炭氣氛，煅 燒溫度為1400-1600°C，保溫時(shí)間為3h ；將燒制后的產(chǎn)物用去離子水洗滌至中性，過220目 篩網(wǎng)，檢測(cè)成品的發(fā)光亮度和顆粒度，合格后包裝。由附圖6為制備出的Y3Al5O12 = Cex3+熒光 粉的SEM圖片。實(shí)例 5選原料，原料選自Y203，Ce (N03)3, A1(N03)3,其組成與含量按照 Y3-x-yA15012:Ce3+，其中x = 0. 05，0. 06，0. 07mol/mol。先配制金屬離子混合液；再配制復(fù) 合沉淀劑，混料后采用化學(xué)共沉法制備前驅(qū)體，反應(yīng)過程在超聲微波合成儀中進(jìn)行，超聲時(shí) 間為5min，微波功率為100w，控制反應(yīng)物的濃度為lmol/L，反應(yīng)溫度、陳化溫度都為室溫， 沉淀劑NH4HC03的濃度為lmol/L，加入金屬鹽離子溶液的速度為2L/min，進(jìn)行強(qiáng)力磁攪拌， 滴加結(jié)束后，將氨水溶液緩慢滴入混合液中，PH控制為8，滴加結(jié)束后，強(qiáng)力攪拌30min后， 陳化8h ；陳化結(jié)束后，將沉淀物分別用乙醇、水清洗2 3次，抽濾后，干燥溫度為120°C，研 磨即制成前驅(qū)體。在前驅(qū)體中混入助熔劑和分散劑，助熔劑的用量為前驅(qū)體總量的4%，助 熔劑選自NH4F,分散劑選擇SDBS，用量為前驅(qū)體總質(zhì)量的1 %。將混合物放入高溫爐內(nèi)加熱， 合成氣氛為活性炭氣氛，煅燒溫度為1400-1600°C，保溫時(shí)間為3h ；將燒制后的產(chǎn)物用去離 子水洗滌至中性，過220目篩網(wǎng)，即得所需熒光粉。圖7為制備出的Y3Al5O12 = Cex3+熒光粉的 XRD圖片。圖8為制備出的Y3Al5O12:Cex3+，χ = 0. 05,0. 06,0. 07黃色熒光粉的發(fā)射圖譜實(shí)施例6選原料，原料選自Y2O3，Ce (NO3) 3，Ga2O3，Al (NO3) 3，其組成與含量按照 YA (Gay) G: Ce， 其中χ = 0. 06mol/mol,Y = 0. Imol/moL·先配制金屬離子混合液；再配制復(fù)合沉淀劑，混料 后采用化學(xué)共沉法制備前驅(qū)體，反應(yīng)過程在超聲微波合成儀中進(jìn)行，超聲時(shí)間為5min，微波
7功率為100w，控制反應(yīng)物的濃度為lmol/L，反應(yīng)溫度、陳化溫度都為室溫，沉淀劑NH4HCO3的 濃度為lmol/L，加入金屬鹽離子溶液的速度為2L/min，進(jìn)行強(qiáng)力磁攪拌，滴加結(jié)束后，將氨 水溶液緩慢滴入混合液中，PH控制為8，滴加結(jié)束后，強(qiáng)力攪拌30min后，陳化8h;陳化結(jié)束 后，將沉淀物分別用乙醇、水清洗2 3次，抽濾后，干燥溫度為120°C，研磨即制成前驅(qū)體。 在前驅(qū)體中混入助熔劑和分散劑，助熔劑的含量為前驅(qū)體總量的10%，助熔劑選自NH4F，分 散劑選擇SDBS，用量為前驅(qū)體總質(zhì)量的10%。將混合物放入高溫爐內(nèi)加熱，合成氣氛為活 性炭氣氛，煅燒溫度為1400-1600°C，保溫時(shí)間為4h ；將燒制后的產(chǎn)物用去離子水洗滌至中 性，過220目篩網(wǎng)，檢測(cè)成品的發(fā)光亮度和顆粒度，合格后包裝。實(shí)施例7 選原料，原料選自Y203，Gd203, Ce (N03) 3，Al (N03) 3，其組成與含量按照 Y3-x-yA15012:Ce3+xGdy3+，其中 χ = 0. 06mol/mol, y = 0. lmol/mol，先配制金屬離子混 合液；再配制復(fù)合沉淀劑，混料后采用化學(xué)共沉法制備前驅(qū)體，反應(yīng)過程在超聲微波合成儀 中進(jìn)行，超聲時(shí)間為5min，微波功率為100w，控制反應(yīng)物的濃度為lmol/L，反應(yīng)溫度、陳化 溫度都為室溫，沉淀劑NH4HC03的濃度為lmol/L，加入金屬鹽離子溶液的速度為2L/min， 進(jìn)行強(qiáng)力磁攪拌，滴加結(jié)束后，將氨水溶液緩慢滴入混合液中，PH控制為8，滴加結(jié)束后，強(qiáng) 力攪拌30min后，陳化8h ；陳化結(jié)束后，將沉淀物分別用乙醇、水清洗兩次，抽濾后，干燥溫 度為120°C，研磨即制成前驅(qū)體。在前驅(qū)體中混入助熔劑，助熔劑的用量為前驅(qū)體總量的 10 %，助熔劑選自NH4F,將混合物放入高溫爐內(nèi)加熱，合成氣氛為活性炭氣氛，煅燒溫度為 1400-1600°C，保溫時(shí)間為4h ；將燒制后的產(chǎn)物用去離子水洗滌至中性，過220目篩網(wǎng)，檢測(cè) 成品的發(fā)光亮度和顆粒度，合格后包裝。實(shí)施例8 選原料，原料選自Y2O3, Pr2O3, Gd2O3, Ce (NO3) 3，Al (NO3) 3，其組成與含量按照 Y3_x_yAl5012:Ce3+xPry3+，其中 χ = 0. 06mol/mol, y = 0. lmol/mol。先配制金屬離子混合液； 再配制復(fù)合沉淀劑，混料后采用化學(xué)共沉法制備前驅(qū)體，反應(yīng)過程在超聲微波合成儀中進(jìn) 行，超聲時(shí)間為5min，微波功率為100w，控制反應(yīng)物的濃度為lmol/L，反應(yīng)溫度、陳化溫度 都為室溫，沉淀劑NH4HCO3的濃度為lmol/L，加入金屬鹽離子溶液的速度為2L/min，進(jìn)行 強(qiáng)力磁攪拌，滴加結(jié)束后，將氨水溶液緩慢滴入混合液中，PH控制為8，滴加結(jié)束后，強(qiáng)力 攪拌30min后，陳化8h;陳化結(jié)束后，將沉淀物分別用乙醇、水清洗兩次，抽濾后，干燥溫 度為120°C，研磨即制成前驅(qū)體。在前驅(qū)體中混入助熔劑，助熔劑的用量為前驅(qū)體總量的 10 %，助熔劑選自NH4F,將混合物放入高溫爐內(nèi)加熱，合成氣氛為活性炭氣氛，煅燒溫度為 1400-1600°C，保溫時(shí)間為3h ；將燒制后的產(chǎn)物用去離子水洗滌至中性，過220目篩網(wǎng)，檢測(cè) 成品的發(fā)光亮度和顆粒度，合格后包裝。 應(yīng)當(dāng)理解的是，對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)上述說明加以改進(jìn)或變換， 而所有這些改進(jìn)和變換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
一種釔鋁石榴石熒光粉的合成方法，其特征在于，采用復(fù)合沉淀劑，所述復(fù)合沉淀劑為碳酸氫銨和氨水，先將將碳酸氫銨溶液滴入金屬離子溶液，碳酸氫銨溶液滴加結(jié)束之后將氨水溶液滴加入混合液中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的合成方法，其特征在于，在反應(yīng)過程中加入超聲和微波處理， 使反應(yīng)更加充分，形成的熒光粉顆粒更加分散。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的合成方法，其特征在于，操作步驟為1)配制金屬離子混合 液；2)配制復(fù)合沉淀劑，分別制備碳酸氫銨溶液和氨水溶液，濃度均為1 3mol/L ；3)將碳 酸氫銨溶液倒入三口瓶中，將金屬離子混合液緩慢滴入碳酸氫銨溶液中，滴加速度為20滴 /min ；4)將反應(yīng)容器放入超聲微波合成儀中，先用超聲進(jìn)行攪拌分散，時(shí)間為5min ；然后設(shè) 置微波參數(shù)，功率為300W，時(shí)間為3-5min，并放入磁振子進(jìn)行強(qiáng)力攪拌；5)所有金屬離子混 合液加完后，再以20滴/min滴加氨水溶液，使其PH達(dá)到8_10，滴加結(jié)束后繼續(xù)攪拌0. 5h， 陳化8h ；6)陳化結(jié)束后，將前驅(qū)體放入塑料試管中，在離心沉淀機(jī)進(jìn)行離心沉淀；將上層清 液倒掉，將沉淀物用去離子水和無水乙醇洗滌2 3次，在120°C真空干燥箱中烘干，研磨后 即得到白色粉末；7)混入助熔劑，助熔劑的含量為前驅(qū)體總量的—10%;8)將混合物放 入高溫爐內(nèi)加熱，使高溫爐快速由室溫升至900°C，在氧化環(huán)境中進(jìn)行預(yù)燒，并恒溫l_2h， 然后使高溫爐從900°C至1400-1600°C，同時(shí)通ΛΗ2/Ν2(5% /95% )保護(hù)氣氛，保溫時(shí)間為 2-4h ；9)將燒制后的產(chǎn)物用去離子水洗滌至中性，烘干過篩后即得到所需的熒光粉。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的合成方法，其特征在于，所述助熔劑選自NH4F、NaF,BaF2, H3BO3、BaF2+H3B03 ；用量為總質(zhì)量的 5% -10%。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的合成方法，其特征在于，在步驟7)之后還加入分散劑。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的合成方法，其特征在于，所述分散劑優(yōu)先選硅酸脂化合物、聚 碳酸鈉和醇類化合物。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的合成方法，其特征在于，所用的分散劑采用PEG-聚乙二 醇、TEOS-正硅酸乙酯、SDBS-十二烷基苯磺酸鈉之一；分散劑的用量占前驅(qū)體總質(zhì)量的 1% -10%。
8.根據(jù)權(quán)利1要求所述的合成方法，其特征在于，該方法采用復(fù)合共沉淀法制備，而選 用碳酸氫銨和氨水做為混合沉淀劑，先將金屬鹽離子溶液滴入碳酸氫銨中，再將氨水溶液 滴入混合液中。
9.根據(jù)權(quán)利1要求所述的合成方法，其特征在于，還原氣氛采用活性炭、CO或N2-H2混 合氣體作為保護(hù)氣氛，其中N2為5%體積，H2為95%體積；還原溫度為1200°C -1600°C ；還 原時(shí)間為2-3h。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種釔鋁石榴石熒光粉的合成方法，采用復(fù)合沉淀劑，所述復(fù)合沉淀劑為碳酸氫銨和氨水，先將將碳酸氫銨溶液滴入金屬離子溶液，碳酸氫銨溶液滴加結(jié)束之后將氨水溶液滴加入混合液中。本發(fā)明在共沉淀法時(shí)加入了添加劑(分散劑，助熔劑)促進(jìn)了鋁酸鹽晶體的形成和生長(zhǎng)，熒光粉的燒結(jié)程度也顯著降低，而且有效控制了鋁酸鹽熒光粉顆粒的形貌，獲得粒徑細(xì)小的規(guī)則六角片狀顆粒。
文檔編號(hào)C01F17/00GK101973569SQ20101050803
公開日2011年2月16日 申請(qǐng)日期2010年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月15日
發(fā)明者關(guān)榮鋒, 李勤勤, 李衛(wèi)彬, 李帥謀 申請(qǐng)人:河南理工大學(xué)