專利名稱：利用三氧化二鋁的孔隙結(jié)構(gòu)制備高性能鋁酸鹽熒光粉的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及熒光粉技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種鋁酸鹽熒光粉的制備方法。
背景技術(shù)：
由于世界范圍內(nèi)的能源以及環(huán)境問題不斷加劇，節(jié)能環(huán)保的照明和顯示技術(shù)成為一個熱門研究方向，發(fā)光二極管(Light emitting diode,LED)及新一代顯示設(shè)備便應(yīng)運(yùn)而生。在LED和顯示器件等領(lǐng)域中，鋁酸鹽熒光粉的使用最為常見。鋁酸鹽熒光粉具有優(yōu)良的光學(xué)性能和穩(wěn)定性能，被廣泛用于三基色熒光燈等領(lǐng)域。隨著對鋁酸鹽熒光粉需求的不斷增加，眾多產(chǎn)品不斷被研發(fā)出來，并在白光LED和PDP等顯示器件中發(fā)揮著越來越重要的作用。
目前工業(yè)上一般利用高溫固相法生產(chǎn)鋁酸鹽熒光粉，如美國專利US5868963A(Green Luminophor material and method of manufacture)和中國專利CN1381547A( —種真空紫外線激發(fā)的鋁酸鹽綠色熒光粉及其制造方法)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、碳酸鍶、氧化鎂等原料和適量的助溶劑混合，然后在弱還原氣氛中高溫煅燒，而后進(jìn)行球磨分散，水洗，干燥，過篩得到產(chǎn)品。該方法需要很高的反應(yīng)溫度，導(dǎo)致熒光粉粒徑偏大、粒度分布寬，要經(jīng)過球磨分散等過程來降低熒光粉粒徑，對熒光粉顆粒表面造成破壞，從而導(dǎo)致制備的鋁酸鹽熒光粉的發(fā)光亮度等各項(xiàng)性能下降。與高溫固相法相比，液相法由于粉體具有很高的活性，需要的反應(yīng)溫度明顯降低，且無需球磨分散等后處理過程，一定程度有利于提高熒光粉顆粒的各項(xiàng)性能?，F(xiàn)階段鋁酸鹽熒光粉的液相制備法主要包括溶膠凝膠法、共沉淀法和噴霧熱解法等。如中國專利CN101717640A( —種鋁酸鹽長余輝發(fā)光材料及其制備方法)利用尿素作為沉淀劑使Eu3+、Dy3+的硝酸鹽和其他硝酸鹽類可溶性原料均勻混合來制備長余輝鋁酸鹽熒光粉，可以看出，上述液相法對原料的選擇有比較苛刻的限制且對設(shè)備的要求較高，例如，需要使用硝酸鹽等可溶性原料，需要以尿素作為沉淀劑。液相法中使用昂貴的原料不但提高了生產(chǎn)成本，而且部分特殊原料也會對熒光粉性能的穩(wěn)定性產(chǎn)生不利的影響，影響熒光粉的發(fā)光強(qiáng)度，同時(shí)，現(xiàn)有技術(shù)采用的液相制備方法過程難以控制，生產(chǎn)工藝復(fù)雜，生產(chǎn)成本較高，不利于產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于提供一種鋁酸鹽熒光粉的制備方法，解決了固相法需要高溫、后處理及粒徑分布不均勻等問題，同時(shí)也避免了液相法對硝酸鹽類等可溶性原料及絡(luò)合沉淀劑的需求，簡化了制備過程。本專利提供的鋁酸鹽熒光粉的制備方法綜合了固相法和液相法的優(yōu)點(diǎn)，該方法工藝簡單，易于工業(yè)化連續(xù)生產(chǎn)，具有廣闊的工業(yè)應(yīng)用前景。制備的鋁酸鹽熒光粉發(fā)光強(qiáng)度較高。發(fā)明人通過實(shí)驗(yàn)室長期研究，發(fā)現(xiàn)固相法通常用的Al2O3起始粉末一般具有多孔結(jié)構(gòu)，見附圖1，這種多孔結(jié)構(gòu)在懸浮溶液中具有很強(qiáng)的吸附能力，可以大量均勻吸附溶液中的顆粒、離子和新析出晶粒，因而創(chuàng)新性地提出，將其他起始原料通過溶液形式分散到溶劑中，利用這種吸附能力，使其他原料或其離子均勻吸附到多孔結(jié)構(gòu)中，并通過溶劑不斷揮發(fā)，促使其他離子通過納米晶方式析出并吸附到空隙結(jié)構(gòu)中。具體的，針對化學(xué)式如式I所示的鋁酸鹽熒光粉MxAlniOn = Ay,式 IM為金屬元素Y、Ca、Sr、Ba、Na、Li、Mg等中的一種或幾種，A為稀土元素Eu、Ce、Tb等及Mn中的一種或幾種，x、m、n、y為原子摩爾數(shù)，式中O. 7 ^ x ^ 12, 2 ^ m ^ 14,
4≤ η ≤ 33,0. 01 ≤ y ≤ O. 3。本發(fā)明提供了一種鋁酸鹽熒光粉的制備方法，包括以下步驟步驟a)將A源化合物、M源化合物、Al2O3和助溶劑加入溶劑中形成混合液；步驟b )對混合液進(jìn)行加熱攪拌直至形成懸濁液；步驟c)將懸濁液在50°C 90°C條件加熱攪拌蒸發(fā)，蒸干后得到前驅(qū)粉體；步驟d)對所述前驅(qū)粉體升溫后進(jìn)行高溫煅燒，得到鋁酸鹽熒光粉。優(yōu)選的，所述混合液按照如下方法制備將A源化合物、M源化合物、Al2O3和助溶劑分別加入溶劑中，不斷攪拌得到混合液。優(yōu)選的，所述A源化合物為，A的氧化物，A的碳酸鹽，A的鹵化物或A的硝酸鹽等，進(jìn)一步優(yōu)選為A的氧化物和A的硝酸鹽。優(yōu)選的，所述M源化合物為M的氧化物、M的碳酸鹽或M的鹵化物等，進(jìn)一步優(yōu)選為M的氧化物。優(yōu)選的，所述Al2O3為普通Al2O3, Y-Al2O3或自制的具有一定孔隙結(jié)構(gòu)的Al2O3，進(jìn)一步優(yōu)選為Y-Al2O315所述助溶劑為BaF2、H3BO3或根據(jù)需要選擇其他種類的助溶劑，助溶劑用量沒有嚴(yán)格限制，根據(jù)所制備熒光粉的量，可自行調(diào)整。優(yōu)選的，所述溶劑為水或無水乙醇或其混合物。溶劑量根據(jù)原料用量來決定，但至少需要完全覆蓋所有原料。優(yōu)選的，所述步驟b)中加熱的溫度為50°C 80°C。優(yōu)選的，所述步驟c)中保持加熱溫度在50°C 90°C，并不斷攪拌。優(yōu)選的，所述步驟d)具體為步驟dl)將所述前驅(qū)體置于氧化鋁、氮化硼或氮化硅容器中，堆積密度為3(Γ50% ；步驟d2)將所述前驅(qū)體于80(Tl60(rC溫度下進(jìn)行高溫煅燒。優(yōu)選的,步驟c)的升溫速率為4°C /min 10°C /min。本發(fā)明的有益效果本發(fā)明提供一種鋁酸鹽熒光粉及其制備方法，該方法將含有A源化合物、M源化合物、Al2O3和助溶劑的混合物加入溶劑中加熱攪拌形成懸濁液并將溶劑蒸干得到前驅(qū)體，經(jīng)高溫煅燒，得到所需的鋁酸鹽熒光粉。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明以固相法使用的Al2O3作為鋁源，利用Al2O3的孔隙結(jié)構(gòu)的強(qiáng)吸附力，通過加熱攪拌形成的懸濁液來吸附A源化合物，M源化合物和其他原料，從而使各反應(yīng)原料得到更均勻的混合和分散，并提高前驅(qū)粉體的活性，有利于獲得高性能的鋁酸鹽熒光粉。因此，本發(fā)明提供的制備方法綜合了固相法和液相法的優(yōu)點(diǎn)，方法工藝簡單，使用固相法的原料，制備出了粒徑小而均勻，發(fā)光強(qiáng)度高的鋁酸鹽熒光粉。


圖I為本發(fā)明Al2O3的多孔結(jié)構(gòu)圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例I制備的鋁酸鹽熒光粉的XRD圖譜；圖3為本發(fā)明實(shí)施例I制備的鋁酸鹽熒光粉的激發(fā)和發(fā)射光譜圖；圖4為本發(fā)明實(shí)施例I制備的鋁酸鹽熒光粉與其他方法的SEM圖譜比較；圖5為本發(fā)明實(shí)施例2制備的鋁酸鹽熒光粉的XRD圖譜；圖6為本發(fā)明實(shí)施例2制備的鋁酸鹽熒光粉的激發(fā)和發(fā)射光譜圖； 圖7為本發(fā)明實(shí)施例3制備的鋁酸鹽熒光粉的XRD圖譜；圖8為本發(fā)明實(shí)施例3制備的鋁酸鹽熒光粉的激發(fā)和發(fā)射光譜圖；圖9為本發(fā)明實(shí)施例4制備的鋁酸鹽熒光粉的XRD圖譜；圖10為本發(fā)明實(shí)施例4制備的鋁酸鹽熒光粉的激發(fā)和發(fā)射光譜圖；圖11為本發(fā)明實(shí)施例5制備的鋁酸鹽熒光粉的XRD圖譜；圖12為本發(fā)明實(shí)施例5制備的鋁酸鹽熒光粉的激發(fā)和發(fā)射光譜圖；圖13為本發(fā)明實(shí)施例6制備的鋁酸鹽熒光粉的XRD圖譜；圖14為本發(fā)明實(shí)施例6制備的鋁酸鹽熒光粉的激發(fā)和發(fā)射光譜圖。
具體實(shí)施例方式下面對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。本發(fā)明所述的鋁酸鹽熒光粉，化學(xué)式如式I所示MxAlniOn: Ay，式 IM為金屬元素Y、Ca、Sr、Ba、Na、Li、Mg等中的一種或幾種，A為稀土元素Eu、Ce、Tb等及Mn中的一種或幾種，x、m、n、y為原子摩爾數(shù)，式中O. 7 ^ x ^ 12, 2 ^ m ^ 14,4 彡 η 彡 33,0. 01 彡 y 彡 O. 3。本發(fā)明提供的一種鋁酸鹽熒光粉的制備方法，包括以下步驟步驟a)將含有A源化合物、M源化合物、Al2O3和助溶劑加入溶劑中攪拌形成混合液，M為金屬元素Y、Ca、Sr、Ba、Na、Li、Mg等中的一種或幾種，A為稀土元素Eu、Ce、Tb等及Mn中的一種或幾種；步驟b)對混合液加熱攪拌形成懸濁液；步驟c)將所述懸濁液在50°C 90°C下加熱攪拌，蒸干溶劑后得到前驅(qū)粉體；步驟d)對所述前驅(qū)粉體升溫后進(jìn)行高溫煅燒，得到鋁酸鹽熒光粉。本發(fā)明對于所述混合溶液的制備方法并無特別限制，可以采用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的方法，優(yōu)選按照如下方法制備按照MxAlm0n:Ay中各元素的化學(xué)計(jì)量比稱取A源化合物、M源化合物、Al2O3,將A源化合物、M源化合物、Al2O3和助溶劑溶于溶劑中，得到混合溶液。本發(fā)明中元素A為單摻或共摻的激活劑，采用的A源化合物優(yōu)選為A的氧化物，A的碳酸鹽，A的鹵化物或A的硝酸鹽等…源化合物優(yōu)選為M的氧化物、M的碳酸鹽或M的鹵化物等。同時(shí)，為了使混合溶液中的各個原料在高溫下有更好的結(jié)晶性，本發(fā)明采用的混合溶液含有助溶劑。本發(fā)明對于所述助溶劑并無特別限制，優(yōu)選為BaF2或邸03。本發(fā)明利用Al2O3的孔隙結(jié)構(gòu)的強(qiáng)吸附力，通過加熱攪拌形成的懸濁液來吸附A源化合物，M源化合物和其他原料，從而使各反應(yīng)原料得到更均勻的混合，并提高前驅(qū)粉體的活性，有利于獲得高性能的鋁酸鹽熒光粉。A源化合物優(yōu)選為A的氧化物，A的碳酸鹽，A的鹵化物或A的硝酸鹽等，M源化合物優(yōu)選為M的氧化物、M的碳酸鹽或M的鹵化物等時(shí)，Al2O3的孔隙結(jié)構(gòu)在懸濁液中對其他原料有很好的吸附作用，可以很好的提高原料的分散性和前驅(qū)體粉體的活性。為了得到前驅(qū)體，本發(fā)明在步驟a)、b)、c)中對所述懸濁液進(jìn)行加熱攪拌，優(yōu)選利用磁力攪拌器，加熱的溫度根據(jù)溶劑來選擇，以水作為溶劑時(shí)，優(yōu)選為70°C 90°C，以無水乙醇作為溶劑時(shí)，優(yōu)選為50°C 70°C。在加熱攪拌過程中，懸濁液中的溶劑不斷蒸發(fā)，最后得到前驅(qū)體。在不使溶液濺出的情況下，可盡量增加攪拌速率，快速的攪拌有利于吸附過程的進(jìn)行，提高原料粉體的分散性。在步驟d)中，本發(fā)明對所述前驅(qū)粉體升溫后進(jìn)行高溫煅燒，其中，選擇合適堆 積相對密度是影響最終制備的鋁酸鹽熒光粉的性質(zhì)的重要因素之一，堆積密度太小時(shí)，由于原料粉體間的接觸面積小導(dǎo)致固相擴(kuò)散距離遠(yuǎn)，或沒有合適的途徑而使反應(yīng)難以完全進(jìn)行，可能會留有大量對發(fā)光性能貢獻(xiàn)很小的雜質(zhì)相，另一方面，當(dāng)堆積密度太大時(shí)，所得到的熒光粉容易形成硬團(tuán)聚，降低熒光粉的發(fā)光效率和分散性。該步驟根據(jù)不同產(chǎn)品的要求選擇不同的氣氛，如氮?dú)鈿夥?，氮?dú)浠旌蠚夥眨細(xì)夥栈蚩諝鈿夥?，還原性氣氛優(yōu)選在氮?dú)鈿夥罩羞M(jìn)行，氧化氣氛優(yōu)選在空氣氣氛中進(jìn)行；采用的氣氛壓力優(yōu)選保持在Iatm以上。步驟c)的升溫速率根據(jù)不同產(chǎn)品自行決定，優(yōu)選為4°C /mirTKTC /min。根據(jù)熒光粉種類來確定最佳煅燒溫度，合理的煅燒溫度可以在晶粒充分發(fā)育的前提下抑制硬團(tuán)聚的生成，得到具有良好性能的最佳性能的鋁酸鹽熒光粉。燒結(jié)溫度太低，合成的熒光粉結(jié)晶性能差，從而影響發(fā)光強(qiáng)度；而燒結(jié)溫度太高，得到的熒光粉容易形成硬團(tuán)聚，也會影響發(fā)光性能。本發(fā)明采用的高溫煅燒溫度優(yōu)選為80(Γ1600 。本發(fā)明對于用于高溫煅燒的爐子并無特別限制，可以采用的本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的裝置，優(yōu)選為金屬電阻加熱型、石墨電阻加熱型或硅鑰棒電阻加熱型的連續(xù)爐或間歇爐。另外，本發(fā)明還優(yōu)選包括對鋁酸鹽熒光粉進(jìn)行酸洗或堿洗的標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)一步提高制備的鋁酸鹽熒光粉的發(fā)光強(qiáng)度。綜上所述，提供一種鋁酸鹽熒光粉及其制備方法，利用Al2O3的孔隙結(jié)構(gòu)的強(qiáng)吸附力，通過加熱攪拌形成的懸濁液來吸附A源化合物，M源化合物和其他原料，從而使各反應(yīng)原料得到更均勻的混合和分散，并提高前驅(qū)粉體的活性，有利于獲得高性能的鋁酸鹽熒光粉。本發(fā)明提供的制備方法與固相法相比，所使用的原料相同，卻可以在遠(yuǎn)低于固相反應(yīng)法所需的煅燒溫度下得到性能優(yōu)異的鋁酸鹽熒光粉，且不需進(jìn)行球磨分散，水洗，干燥，過篩等可能導(dǎo)致鋁酸鹽熒光粉的發(fā)光亮度等各項(xiàng)性能下降的后處理過程，所制備的鋁酸鹽熒光粉粒徑小而均勻，燒結(jié)溫度范圍寬，發(fā)光強(qiáng)度較高；與現(xiàn)有液相法相比，本制備方法不需要使用金屬醇鹽、硝酸鹽、沉淀劑和絡(luò)合劑等昂貴的原料，對儀器設(shè)備也沒有特殊要求，生產(chǎn)工藝簡單，生產(chǎn)周期短，具有廣闊的工業(yè)應(yīng)用前景。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本發(fā)明制備的鋁酸鹽突光粉的粒徑為I μ πΓ Ο μ m。
為了進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方案進(jìn)行描述，但是應(yīng)當(dāng)理解，這些描述只是為進(jìn)一步說明本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)，而不是對本發(fā)明權(quán)利要求的限制。下述實(shí)施例中所使用的實(shí)驗(yàn)方法如無特殊說明，均為常規(guī)方法，所使用的材料、試齊U、還原性氣體，如無特殊說明，均可從商業(yè)途徑得到。實(shí)施例I方法I (本專利提供的方法)據(jù)化學(xué)式Y(jié)2.94Ce0.06Al5O12,稱取I. 5908gY203,I. 2342A1203，0. 0500g CeO2起始粉料，加入O. 2g BaF2作為助溶劑，共同放入IOOml燒杯中，加入50ml的蒸餾水，混合液在磁力攪拌器上進(jìn)行加熱攪拌直至形成懸濁液，加熱溫度保持在80°C，繼續(xù)加熱等溶劑蒸干后即得到前驅(qū)粉體；方法2 (共沉淀法):據(jù)化學(xué)式 Y2.94Ce0.06Al5O12，稱取 5. 3952gY(NO3) 3 ·6Η20，9. 0816gAl(NO3)3 · 9Η20，0· 1261g Ce (NO3)3 · 6H20起始粉料加入蒸餾水中，在磁力攪拌器上攪拌 ，直至原料全部溶于溶劑中得到無色透明的溶液(Al3+的濃度為O. 2mol/L)，然后將其滴加到過量的濃度為I. 5mol/L碳酸氫銨溶液中，并進(jìn)行充分?jǐn)嚢柚恋味ㄍ戤?，得到白色的共沉淀溶液。將共沉淀溶液陳?2h后進(jìn)行真空抽濾，用蒸餾水沖洗3次后再用無水乙醇沖洗2次，于干燥箱中80°C干燥IOh后得到前驅(qū)體。方法3(固相法):據(jù)化學(xué)式 Y2.94CeQ. Q6A15012，稱取 L 5908g Y2O3,1. 2342A1203，0. 0500gCeO2起始粉料，加入O. 2g BaF2作為助溶劑，共同放入球磨罐中于行星球磨機(jī)中球磨24h，取出漿料后在干燥箱中干燥10h，得到混合的原料粉體。將三種方法制備的前驅(qū)體及原料粉體放入無蓋氧化鋁坩堝內(nèi)，堆積密度大約為30%，放入剛玉管爐中，對高溫爐進(jìn)行抽真空操作，然后通入弱還原性氣體，即在純度為99. 99%的氮?dú)鈿夥罩?，?°C /min升溫速度升到1000°C，然后以4°C /min的升溫速度升到1500°C，保溫5h，然后以4°C /min的降溫速度降溫至800°C后自然冷卻至室溫，將得到的粉體取出后放入研缽中研碎成粉末并酸洗后即得到鋁酸鹽熒光粉。利用XRD (X射線衍射儀)分別對得到的鋁酸鹽熒光粉的相純度進(jìn)行測試分析，結(jié)果如圖2所示，從圖2可以看出，本專利提供的方法和共沉淀法均可以在1500°C得到單一相的YAG，但固相法制備的熒光粉中含有少量的YAP相，這是由于固相法粉體的活性較低，且很難分散均勻，只有在高溫下才能得到純相的YAG熒光粉。利用激發(fā)和發(fā)射光譜對得到的熒光粉的光學(xué)性能進(jìn)行測試，結(jié)果如圖3所示，表明該熒光粉可以被450nm的藍(lán)光激發(fā)，發(fā)出黃光，中心波長為550nm，對于三種不同的方法，本專利提供的方法制備的熒光粉的發(fā)光強(qiáng)度相比固相法的樣品提高了 13%，比共沉淀法制備的樣品發(fā)光強(qiáng)度也有提高，本專利提供的方法相比固相法，提高了粉體的活性，增強(qiáng)了原料的分散性，更容易在較低溫度下得到性能優(yōu)異的熒光粉，所使用的原料和制備步驟相對簡單，減少了現(xiàn)今液相法特殊原料的使用對熒光粉性能帶來的影響。利用電子掃描顯微鏡對得到的熒光粉的相貌進(jìn)行觀察，結(jié)果如圖4所示，可以看出，本專利提供的方法制備的熒光粉基本呈球形，分散良好，粒徑在ΙμπΓ Ομπι之間；固相法制備的樣品形狀不規(guī)則，需要經(jīng)過復(fù)雜的后處理才能使用；而共沉淀法制備的樣品有很嚴(yán)重的團(tuán)聚，這與以含水硝酸鹽作為原料有一定的關(guān)系，這也是現(xiàn)今一般液相法很難避免的結(jié)果。綜合上述三個實(shí)驗(yàn)，可以看出本專利提供的方法優(yōu)于固相法和現(xiàn)有的一般液相法。
實(shí)施例2據(jù)化學(xué)式Y(jié)2.94CeQ. Q6Al5O12，稱取 I. 9885g Y2O3,1. 5428g Al2O3,0. 0625g CeO2 起始粉料,加入O. 3g BaF2作為助溶劑,共同放入IOOml燒杯中，加入60ml的無水乙醇,混合液在磁力攪拌器上進(jìn)行加熱攪拌直至形成懸濁液，加熱溫度保持在70°C，繼續(xù)加熱等溶劑蒸干后即得到前驅(qū)粉體；將前驅(qū)體放入無蓋氧化鋁坩堝內(nèi)，堆積密度大約為30%，放入剛玉管爐中，對高溫爐進(jìn)行抽真空操作，然后通入弱還原性氣體，即在純度為99. 99%的氮?dú)鈿夥罩校?°C /min升到1500°C，保溫5h，然后以4°C /min的降溫速度降溫至800°C后自然冷卻至室溫，將得到的粉體取出后放入研缽中研碎成粉末并酸洗后即得到鋁酸鹽熒光粉。利用XRD (X射線衍射儀)對得到的鋁酸鹽熒光粉的相純度進(jìn)行測試分析，結(jié)果如圖5所示。利用激發(fā)和發(fā)射光譜對得到的熒光粉的光學(xué)性能進(jìn)行測試，圖6為本實(shí)施例制備的鋁酸鹽熒光粉的激發(fā)和發(fā)射光譜圖。與實(shí)施例I相比，可以看出溶劑的改變不會對樣 品的相及激發(fā)發(fā)射波長產(chǎn)生影響。實(shí)施例3據(jù)化學(xué)SY294Cea06Al5O12，稱取 7. 9540g Y2O3,6. 171gAl203，6. 3060gCe (NO3) 3'6H20起始粉料，加入Ig BaF2作為助溶劑，共同放入250ml燒杯中，加入150ml的蒸餾水，混合液在磁力攪拌器上進(jìn)行加熱攪拌直至形成懸濁液，加熱溫度保持在80°C，繼續(xù)加熱等溶劑蒸干后即得到前驅(qū)粉體；將前驅(qū)體放入無蓋氧化鋁坩堝內(nèi)，堆積密度大約為30%，放入剛玉管爐中，對高溫爐進(jìn)行抽真空操作，然后通入弱還原性氣體，即在純度為99. 99%的氮?dú)鈿夥罩校?°C /min升溫速度升到1000°C，然后以4°C /min的升溫速度升到1500°C，保溫5h，然后以4°C /min的降溫速度降溫至800°C后自然冷卻至室溫，將得到的粉體取出后放入研缽中研碎成粉末并酸洗后即得到鋁酸鹽熒光粉。利用XRD (X射線衍射儀)對得到的鋁酸鹽熒光粉的相純度進(jìn)行測試分析，結(jié)果如圖7所示。利用激發(fā)和發(fā)射光譜對得到的熒光粉的光學(xué)性能進(jìn)行測試，圖8所本實(shí)施例制備的鋁酸鹽熒光粉的激發(fā)和發(fā)射光譜圖。對比實(shí)施例1，可以看出，稀土類原料的改變也不會對熒光粉產(chǎn)生影響。實(shí)施例4據(jù)化學(xué)式Batl9Eua ^gAlltlO17，稱取 2. 0188g BaCO3,0. 4580g MgO，5. 7944gAl203，
O.2000g Eu2O3起始粉料，共同放入250ml燒杯中，加入120ml的蒸餾水，混合液在磁力攪拌器上進(jìn)行加熱攪拌直至形成懸濁液，加熱溫度保持在80°C，繼續(xù)加熱等溶劑蒸干后即得到前驅(qū)粉體；將前驅(qū)體放入無蓋氧化鋁坩堝內(nèi)，堆積密度大約為30%，放入剛玉管爐中，對高溫爐進(jìn)行抽真空操作，然后通入弱還原性氣體，即在純度為99. 99%的氮?dú)鈿夥罩?，?°C /min的升溫速度升到1550°C，保溫6h，然后自然冷卻至室溫，將得到的粉體取出后放入研缽中研碎成粉末即得到鋁酸鹽熒光粉。利用XRD (X射線衍射儀)對得到的鋁酸鹽熒光粉的相純度進(jìn)行測試分析，結(jié)果如圖9所示。利用激發(fā)和發(fā)射光譜對得到的熒光粉的光學(xué)性能進(jìn)行測試，圖10為本實(shí)施例制備的鋁酸鹽熒光粉的激發(fā)和發(fā)射光譜圖。從光譜圖中可以看出該熒光粉可以被近紫外波段的波長激發(fā)，發(fā)出藍(lán)光，中心波長為450nm。實(shí)施例5據(jù)化學(xué)式BaAl11.8Μηα2019，稱取 I. 7168g BaCO3, 5. 2336g Al2O3,0. 2000gMnC03 起始粉料，加入O. 5g H3BO3作為助溶劑，共同放入250ml燒杯中，加入120ml的蒸餾水，混合液在磁力攪拌器上進(jìn)行加熱攪拌直至形成懸濁液，加熱溫度保持在80°C，繼續(xù)加熱等溶劑蒸干后即得到前驅(qū)粉體；將前驅(qū)體放入無蓋氧化鋁坩堝內(nèi)，堆積密度大約為30%，放入剛玉管爐中，對高溫爐進(jìn)行抽真空操作，然后通入弱還原性氣體，即在純度為99. 99%的氮?dú)鈿夥罩校?°C /min升溫速度升到1450°C，保溫6h，然后以4°C /min的降溫速度降溫至800°C后自然冷卻至室 溫，將得到的粉體取出后放入研缽中研碎成粉末即得到鋁酸鹽熒光粉。利用XRD (X射線衍射儀)對得到的鋁酸鹽熒光粉的相純度進(jìn)行測試分析，結(jié)果如圖11所示。利用激發(fā)和發(fā)射光譜對得到的熒光粉的光學(xué)性能進(jìn)行測試，結(jié)果如圖12所示，為本實(shí)施例制備的鋁酸鹽熒光粉的激發(fā)和發(fā)射光譜圖。該熒光粉可以被藍(lán)光波段的波長激發(fā)，發(fā)出中心波長在520nm的綠光。實(shí)施例6據(jù)化學(xué)式Sr0.98Eu0.01Dy0.01Al2O4,稱取 9. 429IgSr (NO3)2,4. 6356g Al2O3,0. 0800gEu2O3,0. 0848g Dy2O3起始粉料，共同放入250ml燒杯中，加入150ml的蒸餾水，混合液在磁力攪拌器上進(jìn)行加熱攪拌直至形成懸濁液，加熱溫度保持在80°C，繼續(xù)加熱等溶劑蒸干后即得到前驅(qū)粉體； 將前驅(qū)體放入無蓋氧化鋁坩堝內(nèi)，堆積密度大約為30%，放入剛玉管爐中，對高溫爐進(jìn)行抽真空操作，然后通入弱還原性氣體，即在純度為99. 99%的氮?dú)鈿夥罩?，?°C /min升溫速度升到1000°C，然后以4°C /min的升溫速度升到1400°C，保溫4h，然后以4°C /min的降溫速度降溫至800°C后自然冷卻至室溫，將得到的粉體取出后放入研缽中研碎成粉末即得到鋁酸鹽熒光粉。利用XRD (X射線衍射儀)對得到的鋁酸鹽熒光粉的相純度進(jìn)行測試分析，結(jié)果如圖13所示。利用激發(fā)和發(fā)射光譜對得到的熒光粉的光學(xué)性能進(jìn)行測試，結(jié)果如圖14所示，為本實(shí)施例制備的鋁酸鹽熒光粉的激發(fā)和發(fā)射光譜圖。該長余輝熒光粉可被從近紫外到藍(lán)光波段的波長激發(fā)，發(fā)出綠光，中心波長在530nm。實(shí)施例7據(jù)化學(xué)式Lia99Tb0.01AlO2，稱取 2. 0290g Li2CO3, 2. 8295g Al2O3,0. IOOOgTb3O4 起始粉料，共同放入250ml燒杯中，加入120ml的蒸餾水，加熱攪拌，其余步驟同實(shí)施例6，得到前驅(qū)體后在800°C空氣條件下保溫4h即得到發(fā)綠光的熒光粉Y -LiAlO2 :Tb3+。實(shí)施例8據(jù)化學(xué)式Na4Ca2. Q9Euckci1 (AlO2)10,稱取 3. 0116g Na2CO3, 4. 2517gCaCO3, 7. 2431gAl203，0. 0250g Eu2O3起始粉料，共同放入250ml燒杯中，加入180ml的蒸餾水，加熱攪拌，其余步驟同實(shí)施例6，得到前驅(qū)體后在1300°C弱還原性氣氛條件下保溫4h即得到發(fā)藍(lán)光的熒光粉Na4Ca3 (AlO2) 10 :Eu2+。對所公開的實(shí)施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對這些實(shí)施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點(diǎn)相一 致的最寬的范圍。
權(quán)利要求
1.一種制備鋁酸鹽熒光粉的制備方法，其包括以下步驟 步驟a)將A源化合物、M源化合物、Al2O3和助溶劑加入溶劑中形成混合液； 步驟b)對混合液進(jìn)行加熱攪拌直至形成懸濁液； 步驟c)將懸濁液在50°C 90°C條件加熱攪拌蒸發(fā)，蒸干后得到前驅(qū)粉體； 步驟d)對所述前驅(qū)粉體升溫后進(jìn)行高溫煅燒，得到鋁酸鹽熒光粉。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制備方法，其特征在于，所述A源化合物為A的氧化物，A的碳酸鹽，A的鹵化物或A的硝酸鹽。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制備方法，其特征在于，所述M源化合物為M的氧化物，M的碳酸鹽或M的鹵化物。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制備方法，其特征在于，所述Al2O3為普通Al2O3,Y-Al2O3或自制的具有一定孔隙結(jié)構(gòu)的A1203。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制備方法，其特征在于，所述助溶劑為BaF2、H3B03或根據(jù)需要選擇其他種類的助溶劑。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制備方法，其特征在于，所述溶劑為水、無水乙醇或其混合物。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制備方法，其特征在于，所述步驟b)中加熱的溫度為500C 80O。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制備方法，其特征在于，所述步驟d)具體為 步驟dl)將所述前驅(qū)體置于氧化鋁、氮化硼或氮化硅容器中，堆積密度為309Γ50% ； 步驟d2)將所述前驅(qū)體于80(Tl60(rC溫度下進(jìn)行高溫煅燒。
9.權(quán)利要求廣8任意一項(xiàng)所述方法制備的鋁酸鹽熒光粉，其化學(xué)式如式I所示 MxAlmOn: Ay,式 I M為金屬元素Y、Ca、Sr、Ba、Na、Li、Mg等中的一種或幾種，A為稀土元素Eu、Ce、Tb等及Mn中的一種或幾種，x、m、n、y為原子摩爾數(shù),式中O. 7 ^ x ^ 12, 2 ^ m ^ 14,4 ^ n ^ 33,O.01 ^ y ^ O. 3。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鋁酸鹽熒光粉(化學(xué)式為MxAlmOn:Ay)的制備方法，將含有A源化合物、M源化合物、多孔Al2O3和助溶劑加入溶劑中，加熱攪拌形成懸濁液，將懸濁液加熱攪拌蒸干得到前驅(qū)體，然后經(jīng)高溫煅燒，得到所需的鋁酸鹽熒光粉。本發(fā)明選擇固相法常用的無定形多孔Al2O3作為鋁源，利用Al2O3的孔隙結(jié)構(gòu)的強(qiáng)吸附力，使各反應(yīng)原料得到更均勻的混合和分散，并提高前驅(qū)粉體的活性，有利于獲得高性能的鋁酸鹽熒光粉。本發(fā)明提供的制備方法綜合了固相法和液相法的優(yōu)點(diǎn)，使用固相法常用的原料，制備出了粒徑小而均勻、分散性能好、發(fā)光強(qiáng)度高的多種鋁酸鹽熒光粉。該方法工藝簡單，易于工業(yè)化連續(xù)生產(chǎn)，具有廣闊的工業(yè)應(yīng)用前景。
文檔編號C09K11/64GK102942930SQ201210443900
公開日2013年2月27日 申請日期2012年11月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月8日
發(fā)明者徐鑫, 邾強(qiáng)強(qiáng), 蔡超, 胡巍巍 申請人:中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)