專利名稱：一種白光led用黃色熒光粉的合成方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種發(fā)光材料的合成方法，特別是一種白光LED用黃色熒光粉的合成方法。
二背景技術：
釔鋁石榴石(Y3A15012， YAG)是一種重要的發(fā)光材料基質(zhì)，具有良好的機械強度、化學穩(wěn)定性、導熱性，量子效率高，蠕變小，高溫抗氧化性強等優(yōu)點，可應用于耐火和絕緣材料。20世紀90年代，日本日亞公司用藍光LED激發(fā)黃色熒光粉(YAG:Ce)復合藍光、黃光獲得了高亮的白光，發(fā)光二極管開始進入照明領域。 目前，制取釔鋁石榴石熒光粉的方法較多，主要有高溫固相法、溶膠-凝膠法、沉淀法、燃燒法、微波法、氣相法。高溫固相法的專利如US 6614179B1， CN 1482208A，CN 101126024A，雖然工藝簡單，成本低，但是由于煅燒溫度高、時間長，導致顆粒粗大，后續(xù)的機械粉計工藝則會導致熒光粉的表面結(jié)晶度嚴重破壞，引起發(fā)光性能的明顯下降；溶膠-凝膠法專利如CN 1664063A， CN 101249978A，雖然制備出的熒光粉顆粒細小，但工藝復雜，成本高，有毒性，有污染，對人體有害；沉淀法專利如CN101113333A， CN101012376A，雖然解決了溶膠-凝膠法的不足，但工藝控制上存在較大難度，難以保障最終產(chǎn)品的穩(wěn)定性和一致性，且合成產(chǎn)物團聚嚴重；燃燒法專利如CN 1398817A，雖然合成溫度大大降低，合成產(chǎn)物顆粒細小、分布均勻，但產(chǎn)物純度降低，發(fā)光性能差，制備過程有大量氣體釋放；微波法專利如CN1052745C，雖然合成體系可在很短時間內(nèi)均勻加熱，但依
賴于被作用的物質(zhì)，一般需對原料采取一定措施，才能有效利用微波；氣相法專利如CN1775904A， CN 1597841A，雖然合成的產(chǎn)物顆粒分散性好、粒徑小、分布窄，但產(chǎn)率低，產(chǎn)物顆?？招?，發(fā)光強度低和穩(wěn)定性差。
三
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種合成成本低、節(jié)約能源、生產(chǎn)效
率高的白光LED用黃色熒光粉的合成方法。該法是在室溫球磨過程中發(fā)生固相化學反應，
利用球磨過程中產(chǎn)生的機械力(剪切力、沖擊力)可破碎固相反應物，增加反應物的比表面
積，提高反應物接觸面積和反應速率，因此提高了成核速率和長大速率的比值，可制備出微
細、均勻的前驅(qū)物，然后經(jīng)洗滌、干燥、熱分解，得到均勻摻雜的目標產(chǎn)物。 本發(fā)明提出的白光LED用黃色熒光粉的合成方法，包括下列步驟 (1)根據(jù)化學式(Y卜x—yMyCex)3A1^2，其中M為Tb，Gd，Sm，Yb中的一種，(Xx《0. 1，
0《y《0. l，分別稱取釔鹽、M鹽、鈰鹽和鋁鹽，再分別稱取以上藥品總質(zhì)量0. lwt%
2. Owt^的表面活性劑和助熔劑； (2)將稱取的釔鹽、M鹽、鈰鹽、鋁鹽、表面活性劑和適量的配體充分混合，反應物與配體的摩爾比為1 : 2 6，然后進行球磨，球磨時加入潤滑劑，潤滑劑的加入量以被球磨體系保持分散為限，直至反應物與配體完全反應為止；
(3)將上述產(chǎn)物抽濾，洗滌，烘干，得到前驅(qū)體粉末； (4)將前驅(qū)體粉末和助熔劑混合均勻后，在還原性氣氛下煅燒，煅燒溫度為950 115(TC，煅燒時間為1. 5 3小時，即得目標產(chǎn)物。 本發(fā)明中，步驟(l)中所述釔鹽為Y(N03)3'6H20或YCl3.7H20;所述M鹽為 Tb (N03) 3 6H20、 TbCl3、 Gd (N03) 3 6H20、 GdCl3、 Sm (N03) 3 6H20、 SmCl3、 Yb (N03) 3 6H20、 YbCl3 中的一種；所述鈰鹽為Ce (N03) 3 6H20或CeCl3 7H20 ;所述鋁鹽為Al (N03) 3 9H20或A1C13 ; 所述表面活性劑為十二烷基苯磺酸鈉或聚乙二醇；所述助熔劑為H3B03、MgF2、Li2C03中的一 種或多種。 本發(fā)明中，步驟(2)中所述配體為C2H204、NH4HC03、 (NH4)2C03中的一種；所述潤滑劑 為丙酮或乙醇。 本發(fā)明中，步驟(4)中所述還原性氣氛由活性碳粉燃燒法提供，或使用氮/氫混合 氣體。 與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有如下有益效果 1、本發(fā)明合成熒光粉采用一次煅燒工藝，在前驅(qū)物熱分解的同時完成摻雜，與傳 統(tǒng)的高溫固相法相比，煅燒溫度低、時間短，生產(chǎn)效率高。 2、本發(fā)明合成的熒光粉結(jié)晶性好，結(jié)構疏松，顆粒細小，分布均勻，具有良好的涂 覆性能。 3、本發(fā)明合成的熒光粉激發(fā)波長范圍寬，發(fā)光強度高，穩(wěn)定性高，能被藍光LED芯 片(GaN)有效激發(fā)。
四

圖1是本發(fā)明所提供的一種白光LED用黃色熒光粉的合成方法的工藝流程圖；
圖2是黃色熒光粉(Y。.92Ce。.。8)3Al5012監(jiān)控波長為531nm的激發(fā)光譜；
圖3是黃色熒光粉(Y。.92Ce。.。8)3Al5012激發(fā)波長為452nm的發(fā)射光譜。
五具體實施方式

實施例1 根據(jù)化學式(Y。. 88Tb。. !Ce。. 。2) 3A15012分別稱取Y (N03) 3 6H20 (A. R.) 2. 64mol 、 Tb (N03) 3 6H20 (A. R.) 0. 3mol 、 Ce (N03) 3 6H20 (A. R.) 0. 06mol和Al (N03) 3 9H20 (A. R.) 5mol ， 再分別稱取以上藥品總質(zhì)量0. lwt^的表面活性劑十二烷基苯磺酸鈉和助熔劑H3B03 ;將稱 取的硝酸鹽、表面活性劑和適量的配體NH4HC03(反應物與配體比例為1 : 4)充分混合，然 后進行球磨，球磨時加入潤滑劑丙酮，丙酮的加入量以被球磨體系保持分散為限，直至反應 物與配體完全反應為止；抽濾，洗滌，烘干，得到前驅(qū)體粉末；將前驅(qū)體粉末和助熔劑混合 均勻后，在活性碳粉燃燒提供還原性氣氛下煅燒，煅燒溫度為95(TC，煅燒時間為3小時，即 得目標產(chǎn)物。
實施例2 根據(jù)化學式(Y。. 89Yb。.。7Ce。.。4) 3A15012分別稱取Y (N03) 3 6H20 (A. R. ) 2. 67mol 、 Yb(N03)3 *6H20(A. R. )0. 21mol、Ce (N03) 3 *6H20 (A. R. )0. 12mol和Al (N03) 3 *9H20 (A. R. )5mol， 再分別稱取以上藥品總質(zhì)量O. 3wt^的表面活性劑十二烷基苯磺酸鈉和助熔劑Mg&;將稱取的硝酸鹽、表面活性劑和適量的配體(NH》^03(反應物與配體比例為1 : 3)充分混合，然 后進行球磨，球磨時加入潤滑劑丙酮，丙酮的加入量以被球磨體系保持分散為限，直至反應 物與配體完全反應為止；抽濾，洗滌，烘干，得到前驅(qū)體粉末；將前驅(qū)體粉末和助熔劑混合 均勻后，在活性碳粉燃燒提供還原性氣氛下煅燒，煅燒溫度為105(TC，煅燒時間為2小時，
即得目標產(chǎn)物。
實施例3 根據(jù)化學式(Y0.90Sm0.04Ce0.06)3Al5012分別稱取Y(N03)3. 6H20(A. R.) 2. 70mol、 Sm(N03)3 *6H20(A. R. )0. 12mol、Ce (N03) 3 *6H20 (A. R. )0. 18mol和Al (N03) 3 *9H20 (A. R. )5mol， 再分別稱取以上藥品總質(zhì)量0. 5wt^的表面活性劑十二烷基苯磺酸鈉和助熔劑Li2C03 ;將 稱取的硝酸鹽、表面活性劑和適量的配體(:211204 (反應物與配體比例為1 : 2)充分混合， 然后進行球磨，球磨時加入潤滑劑丙酮，丙酮的加入量以被球磨體系保持分散為限，直至反 應物與配體完全反應為止；抽濾，洗滌，烘干，得到前驅(qū)體粉末；將前驅(qū)體粉末和助熔劑混 合均勻后，在活性碳粉燃燒提供還原性氣氛下煅燒，煅燒溫度為115(TC，煅燒時間為1. 5小
時，即得目標產(chǎn)物。
實施例4 根據(jù)化學式(Y。.92Ce。.。8)3Al5012分別稱取Y (N03) 3 6H20 (A. R. ) 2. 76mol、 Ce(N03)3 6H20(A. R. )0. 24mol和A1(N03)3 9H20(A. R.) 5mol，再分別稱取以上藥品總質(zhì)量
0. 8wt^的表面活性劑十二烷基苯磺酸鈉和助熔劑Li2C03 ;將稱取的硝酸鹽、表面活性劑和 適量的配體NH4HC03(反應物與配體比例為1 : 5)充分混合，然后進行球磨，球磨時加入潤 滑劑乙醇，乙醇的加入量以被球磨體系保持分散為限，直至反應物與配體完全反應為止；抽 濾，洗滌，烘干，得到前驅(qū)體粉末；將前驅(qū)體粉末和助熔劑混合均勻后，在活性碳粉燃燒提供 還原性氣氛下煅燒，煅燒溫度為95(TC，煅燒時間為3小時，即得目標產(chǎn)物。 實施例5 根據(jù)化學式(Y0.90Ce0.10)3Al5012分別稱取Y (N03) 3 6H20 (A. R. ) 2. 70mol、 Ce(N03)3 6H20(A. R. )0. 30mol和A1(N03)3 9H20(A. R.) 5mol，再分別稱取以上藥品總質(zhì)量
1. Owt^的表面活性劑十二烷基苯磺酸鈉和助熔劑MgF2 ;將稱取的硝酸鹽、表面活性劑和適 量的配體(NH》^0"反應物與配體比例為1 : 4)充分混合，然后進行球磨，球磨時加入潤 滑劑乙醇，乙醇的加入量以被球磨體系保持分散為限，直至反應物與配體完全反應為止；抽 濾，洗滌，烘干，得到前驅(qū)體粉末；將前驅(qū)體粉末和助熔劑混合均勻后，在活性碳粉燃燒提供 還原性氣氛下煅燒，煅燒溫度為115(TC，煅燒時間為1.5小時，即得目標產(chǎn)物。 實施例6 根據(jù)化學式(Y0.97Tb0.01Ce,)3Al5012分別稱取YC13 7H20(A. R.) 2. 91mol、TbCl3(A. R. )0. 03mol、 CeCl3 7H20(A. R. )0. 06mol和A1C13(A. R.) 5mol，再分別稱取以上藥品總質(zhì)量 1. 2wt^的表面活性劑聚乙二醇和助熔劑H3B03 ;將稱取的氯化物、表面活性劑和適量的配 體(:211204(反應物與配體比例為1 : 3)充分混合，然后進行球磨，球磨時加入潤滑劑丙酮， 丙酮的加入量以被球磨體系保持分散為限，直至反應物與配體完全反應為止；抽濾，洗滌， 烘干，得到前驅(qū)體粉末；將前驅(qū)體粉末和助熔劑混合均勻后，在氮/氫混合氣體提供還原性 氣氛下煅燒，煅燒溫度為105(TC，煅燒時間為2小時，即得目標產(chǎn)物。
實施例7
5
根據(jù)化學式(Y。.92Gd。.。4Ce。.。4)3Al5012分別稱取YC13 7H20(A. R.) 2. 76mol、GdCl3(A. R. )0. 12mol、 CeCl3 7H20(A. R. )0. 12mol和A1C13(A. R.) 5mol，再分別稱取以上藥品總質(zhì)量 1.5wt^的表面活性劑聚乙二醇和混合助熔劑H3B03和Mg&(混合質(zhì)量比為1 : 1);將稱取 的氯化物、表面活性劑和適量的配體(NH》^03(反應物與配體比例為1 : 5)充分混合，然 后進行球磨，球磨時加入潤滑劑丙酮，丙酮的加入量以被球磨體系保持分散為限，直至反應 物與配體完全反應為止；抽濾，洗滌，烘干，得到前驅(qū)體粉末；將前驅(qū)體粉末和助熔劑混合 均勻后，在氮/氫混合氣體提供還原性氣氛下煅燒，煅燒溫度為95(TC，煅燒時間為3小時，
即得目標產(chǎn)物。
實施例8根據(jù)化學式(Y。.87Sm,Ce。.。6)3Al5012分別稱取YC13 7H20(A. R.) 2. 61mol、 SmCl3(A. R. )0. 21mol、 CeCl3 7H20(A. R. )0. 18mol和A1C13(A. R.) 5mol，再分別稱取以上藥品總質(zhì)量 1.8^%的表面活性劑聚乙二醇和混合助熔劑113803和1^20)3(混合質(zhì)量比為1 : 1);將稱
取的氯化物、表面活性劑和適量的配體(:211204(反應物與配體比例為1 : 3)充分混合，然后
進行球磨，球磨時加入潤滑劑乙醇，乙醇的加入量以被球磨體系保持分散為限，直至反應物
與配體完全反應為止；抽濾，洗滌，烘干，得到前驅(qū)體粉末；將前驅(qū)體粉末和助熔劑混合均 勻后，在氮/氫混合氣體提供還原性氣氛下煅燒，煅燒溫度為1050°C ，煅燒時間為2小時，即 得目標產(chǎn)物。
實施例9 根據(jù)化學式(Y。. 82Yb。. !Ce。. 08) 3A15012分別稱取YC13 7H20 (A. R.) 2. 46mol 、 YbCl3 (A. R. )0. 3mol、 CeCl3 7H20(A. R. )0. 24mol和A1C13(A. R. ) 5mol，再分別稱取以上藥品總質(zhì)量 1.0^%的表面活性劑聚乙二醇和混合助熔劑1%&和1^20)3(混合質(zhì)量比為1 : 1);將稱 取的氯化物、表面活性劑和適量的配體NH4HC03(反應物與配體比例為1 : 6)充分混合，然 后進行球磨，球磨時加入潤滑劑乙醇，乙醇的加入量以被球磨體系保持分散為限，直至反應 物與配體完全反應為止；抽濾，洗滌，烘干，得到前驅(qū)體粉末；將前驅(qū)體粉末和助熔劑混合 均勻后，在氮/氫混合氣體提供還原性氣氛下煅燒，煅燒溫度為115(TC，煅燒時間為1. 5小
時，即得目標產(chǎn)物。
實施例10 根據(jù)化學式(Y,Gda01Ceai)3Al5012分別稱取Y(N03)3 6H20(A. R. ) 2. 67mol、 Gd(N03)3 *6H20(A. R. )0. 03mol、Ce (N03) 3 6H20 (A. R. )0. 3mol和Al (N03) 3 *9H20 (A. R. )5mol， 再分別稱取以上藥品總質(zhì)量1. 5wt^的表面活性劑聚乙二醇和助熔劑H3B03 ;將稱取的硝酸 鹽、表面活性劑和適量的配體(:211204(反應物與配體比例為1 : 4)充分混合，然后進行球 磨，球磨時加入潤滑劑乙醇，乙醇的加入量以被球磨體系保持分散為限，直至反應物與配體 完全反應為止；抽濾，洗滌，烘干，得到前驅(qū)體粉末；將前驅(qū)體粉末和助熔劑混合均勻后，在 氮/氫混合氣體提供還原性氣氛下煅燒，煅燒溫度為105(TC，煅燒時間為2小時，即得目標 產(chǎn)物。
權利要求
一種白光LED用黃色熒光粉的制備方法，其特征在于該方法包括以下步驟(1)根據(jù)化學式(Y1-x-yMyCex)3Al5O12，其中M為Tb，Gd，Sm，Yb中的一種，0＜x≤0.1，0≤y≤0.1，分別稱取釔鹽、M鹽、鈰鹽和鋁鹽，再分別稱取以上藥品總質(zhì)量0.1wt％～2.0wt％的表面活性劑和助熔劑；(2)將稱取的釔鹽、M鹽、鈰鹽、鋁鹽、表面活性劑和適量的配體充分混合，反應物與配體的摩爾比為1∶2～6，然后進行球磨，球磨時加入潤滑劑，潤滑劑的加入量以被球磨體系保持分散為限，直至反應物與配體完全反應為止；(3)將上述產(chǎn)物抽濾，洗滌，烘干，得到前驅(qū)體粉末；(4)將前驅(qū)體粉末和助熔劑混合均勻后，在還原性氣氛下煅燒，煅燒溫度為950～1150℃，煅燒時間為1.5～3小時，即得目標產(chǎn)物。
2. 如權利要求1所述的一種白光LED用黃色熒光粉的制備方法，其特征在于步驟(1)中所述釔鹽為Y(冊3)3 '6H20或YCl3 *7H20 ;所述M鹽為Tb (N03)3 '6H20、TbCl3、Gd(N03)3 *6H20、GdCl3、 Sm(N03)3 6H20、 SmCl3、 Yb (N03) 3 6H20、 YbCl3中的一禾中;所述鈰鹽為Ce(N03)3 6H20或CeCl3 7H20 ;所述鋁鹽為Al (N03) 3 9H20或A1C13 ;所述表面活性劑為十二烷基苯磺酸鈉或聚乙二醇；所述助熔劑為H3B03、MgF2、Li2C03中的一種或多種。
3. 如權利要求l所述的一種白光LED用黃色熒光粉的制備方法，其特征在于步驟(2)中所述配體為C2H204、NH4HC03、 (NH4)2C03中的一種；所述潤滑劑為丙酮或乙醇。
4. 如權利要求l所述的一種白光LED用黃色熒光粉的制備方法，其特征在于步驟(4)中所述還原性氣氛由活性碳粉燃燒法提供，或使用氮/氫混合氣體。
全文摘要
一種白光LED用黃色熒光粉的合成方法，屬于稀土熒光粉的制備技術，其化學式為(Y1-x-yMyCex)3Al5O12，其中M為Tb，Gd，Sm，Yb中的一種，0＜x≤0.1，0≤y≤0.1，具體步驟為按化學式各元素的計量比稱取釔鹽、M鹽、鈰鹽、鋁鹽及適量的表面活性劑和助熔劑；將反應物、表面活性劑和適量的配體充分混合后，球磨，球磨時加入適量的潤滑劑；抽濾，洗滌，烘干，得到前驅(qū)體；將前驅(qū)體和助熔劑混合后，在還原性氣氛下煅燒，得到所需的熒光粉。利用本發(fā)明合成熒光粉煅燒溫度低、時間短，生產(chǎn)效率，且產(chǎn)物粒徑小，分布窄，發(fā)光性能好，能被藍光LED芯片有效激發(fā)。
文檔編號C09K11/80GK101760196SQ20091026501
公開日2010年6月30日 申請日期2009年12月29日 優(yōu)先權日2009年12月29日
發(fā)明者朱達川, 涂銘旌, 趙聰, 馬明星 申請人:四川大學