一种钇铝石榴石荧光粉的合成方法技术

本发明专利技术公开了一种钇铝石榴石荧光粉的合成方法，采用复合沉淀剂，所述复合沉淀剂为碳酸氢铵和氨水，先将将碳酸氢铵溶液滴入金属离子溶液，碳酸氢铵溶液滴加结束之后将氨水溶液滴加入混合液中。本发明专利技术在共沉淀法时加入了添加剂（分散剂，助熔剂）促进了铝酸盐晶体的形成和生长，荧光粉的烧结程度也显著降低，而且有效控制了铝酸盐荧光粉颗粒的形貌，获得粒径细小的规则六角片状颗粒。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及显示器、荧光灯、LED，蓄光型材料等的荧光粉的制备
，尤其涉 及。
技术介绍
本专利技术涉及的铝酸盐荧光粉是钇铝石榴石结构(YAG)。钇铝石榴石是由氧化钇 和氧化铝反应合成的一种稀土铝酸盐石榴石，属立方晶系，是一种硬度很大、熔点很高的晶 体，具有良好的机械强度、化学稳定性、导热性，是一种性能优良的单晶材料。正是由于YAG 的这些优良的性能，是其无论是作为结构材料还是功能材料，均显示出极佳的应用前景。另 外，YAG粉体通过掺杂Ce3+、Tb3+、Eu3+等稀土离子还可以作为超短余辉荧光粉，在等离子平 板显示(PDP)，阴极射线管(CTR)以及发光二极管(LED)等方面有着广阔的应用前景。铝酸盐荧光粉的制备一般采用高温固相反应法，该方法存在很大的弊端，具有合 成温度高，反应时间长；产品颗粒较粗、硬度较大，粒径偏大且粒度分布宽，发光效率低等缺 点。如美国专利US5989455，US5868963、中国专利CN1381547A中制备铝酸盐绿色荧光粉的 方法是将氧化铝、碳酸钡、碳酸锰、碳酸银、氧化镁等原料和适当助熔剂混合，然后在氮/氢 弱还原性气氛中1200-1600°C的温度下灼烧，而后将灼烧产物进行球磨分散、水洗、干燥、过 筛。硼酸等助熔剂的加入，虽然可以使合成温度显著降低，但也使荧光粉严重烧结，必须通 过球磨分散等方法降低荧光粉粒径，而导致荧光粉颗粒表面损伤，使得荧光粉性能大幅度 下降。共沉淀法与高温固相反应法相比具有较明显的优势。共沉淀法又称为“化学沉积 法”、“前驱化合物法”，是以水溶性物质为原料，通过液相化学反应，生成难溶物质从水溶液 中沉淀出来，经过洗涤、过滤、焙烧热分解而制得超细粉体材料方法。此法操作简单、流程 短、能直接得到化学成分均一的粉体材料，且可精确地控制粒子的成核与长大，得到粒度可 控、分散性较好的粉体材料。主要缺点是影响因素较多(如溶液的组成、浓度、温度、时间 等)，形成分散粒子的条件苛刻、沉淀剂容易作为杂质混入沉淀物、沉淀过程中各种成分的 分离困难和沉淀剂不易溶于水溶液等。为解决该问题，有报道采用其他合成方法。《中国粉体技术》2008，Voll，p8_19 “微 波均相沉淀法制备Ce: (Y，Gd)3A15012荧光粉”中，上海交通大学张凯等人用碳酸氢铵作为 沉淀剂，采用共沉淀方法制备铈掺杂钇铝石榴石荧光粉，经1600°C煅烧得到粒径ΙΟμπι左 右的粉体。中州大学(专利号96114790. 3)用微波热法扩散掺杂合成荧光粉，提出在微波场 作用下驱使掺杂离子扩散进入荧光粉基质晶格中而合成荧光粉，其粒度不大于10 μ m，微波 热合成法(中国专利申请95106117. 8)相对于高温固相反应法合成荧光粉，具有设备简单、 操作简便、在微波场作用下化学反应彻底而又省时节能，且目标荧光粉的物相组成、发光性 能符合使用要求的优点。但实验发现，使用上述方法制备出的荧光粉颗粒仍然存在硬团聚现象，难以获得 分散均勻且颗粒小的粉末。3将烧制后的产物用用盐酸溶液进行清洗，再用去离子水洗涤至中性，烘干、研磨、 过筛后即得到所需的荧光粉。为了防止荧光粉的亮度下降，研磨时间要求尽可能短，时间为 3-60分钟，进行球磨工艺可减少颗粒的聚集量并分散荧光粉材料。由于在球磨过程中荧光 粉被破坏，导致荧光粉亮度降低，这就要求缩短球磨时间。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种钇铝石榴石荧光粉 的合成方法。本专利技术技术方案如下，采用复合沉淀剂，所述复合沉淀剂为碳酸氢 铵和氨水，先将将碳酸氢铵溶液滴入金属离子溶液，碳酸氢铵溶液滴加结束之后将氨水溶 液滴加入混合液中。所述的合成方法，在反应过程中加入超声和微波处理，使反应更加充分，形成的荧 光粉颗粒更加分散。所述的合成方法，操作步骤为1)配制金属离子混合液；2)配制复合沉淀剂，分别 制备碳酸氢铵溶液和氨水溶液，浓度均为1 3mol/L ；3)将碳酸氢铵溶液倒入三口瓶中，将 金属离子混合液缓慢滴入碳酸氢铵溶液中，滴加速度为20滴/min ；4)将反应容器放入超 声微波合成仪中，先用超声进行搅拌分散，时间为5min ；然后设置微波参数，功率为300W， 时间为3-5min，并放入磁振子进行强力搅拌；5)所有金属离子混合液加完后，再以20滴/ min滴加氨水溶液，使其PH达到8-10，滴加结束后继续搅拌0. 5h，陈化；6)陈化结束后，将 前驱体放入塑料试管中，在离心沉淀机进行离心沉淀；将上层清液倒掉，将沉淀物用去离子 水和无水乙醇洗涤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 助熔剂，助熔剂的含量为前驱体总量的-10% ；8)将混合物放入高温炉内加热，使高温 炉快速由室温升至900°C，在氧化环境中进行预烧，并恒温l_2h，然后使高温炉从900°C至 1400-1600°C，同时通入H2/N2(5% /95% )保护气氛，保温时间为2_4h ；9)将烧制后的产物 用去离子水洗涤至中性，烘干过筛后即得到所需的荧光粉。所述的合成方法，所述助熔剂选自NH4F、NaF, BaF2, H3B03> BaF2+H3B03 ；用量为总质 量的 5% -10%。所述的合成方法，在步骤7)之后还加入分散剂。所述的合成方法，所述分散剂优先选硅酸脂化合物、聚碳酸钠和醇类化合物。所述的合成方法，所用的分散剂采用PEG-聚乙二醇、TEOS-正硅酸乙酯、 SDBS-十二烷基苯磺酸钠之一；分散剂的用量占前驱体总质量的-10% ；通常，使用 0. 5-5ml的分散剂以分散100克的洗涤过的荧光粉；首先在研钵中仔细研磨30min，然后在 混合物中加入少量乙醇作为球磨介质，装入玛瑙球磨罐，置于行星球磨机上以300r/min的 速度球磨l_3h。所述为一种铝酸盐荧光粉的制备方法，该方法采用复合共沉淀法制备，而选用碳 酸氢铵和氨水做为混合沉淀剂，先将金属盐离子溶液滴入碳酸氢铵中，再将氨水溶液滴入 混合液中。所述为一种铝酸盐荧光粉的制备方法，还原气氛采用活性炭、CO或N2-H2混合气体作为保护气氛，其中N2为5%体积，H2为95%体积；还原温度为1200°C -1600°C ；还原时间 为 2-3h。本专利技术沉淀剂选择氨水+碳酸氢铵复合沉淀剂，共沉淀反应过程中，可以方便的 调整沉淀剂的浓度、用量以及沉淀时的PH值条件，沉淀过程很容易控制，同时由于可以减 少碳酸氢铵的使用量，避免了钇离子的流失，而且，控制沉淀剂中氨水与碳酸氢铵的比例， 使金属离子大部分与碳酸氢铵反应，尤其是Al3+大部分与碳酸氢铵生成碳酸盐或者碱式碳 酸盐，小部分与氨水生成勃姆石或氢氧化铝凝胶状沉淀，沉淀物的洗涤与过滤比较容易，而 且高温热处理后得到的粉体的分散性比较好，颗粒细小均勻，团聚问题得到很大的改善。工艺流程简单，颗粒分布均勻，并且有较好的发光效率，制备出的粉体粒度大约为 2 10 μ m0在本专利技术的条件下，先用碳酸氢铵溶液沉淀稀土元素Y3+和Ce3+等金属盐离子，Al 离子以碳酸铝铵(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 物在高温锻烧时分解不会发生烧结，因而有效地避免了硬团聚现象。其金属离子以碳酸盐、 碱式本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
一种钇铝石榴石荧光粉的合成方法，其特征在于，采用复合沉淀剂，所述复合沉淀剂为碳酸氢铵和氨水，先将将碳酸氢铵溶液滴入金属离子溶液，碳酸氢铵溶液滴加结束之后将氨水溶液滴加入混合液中。2.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于，在反应过程中加入超声和微波处理， 使反应更加充分，形成的荧光粉颗粒更加分散。3.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于，操作步骤为1)配制金属离子混合 液；2)配制复合沉淀剂，分别制备碳酸氢铵溶液和氨水溶液，浓度均为1 3mol/L ；3)将碳 酸氢铵溶液倒入三口瓶中，将金属离子混合液缓慢滴入碳酸氢铵溶液中，滴加速度为20滴 /min ；4)将反应容器放入超声微波合成仪中，先用超声进行搅拌分散，时间为5min ；然后设 置微波参数，功率为300W，时间为3-5min，并放入磁振子进行强力搅拌；5)所有金属离子混 合液加完后，再以20滴/min滴加氨水溶液，使其PH达到8_10，滴加结束后继续搅拌0. 5h， 陈化8h ；6)陈化结束后，将前驱体放入塑料试管中，在离心沉淀机进行离心沉淀；将上层清 液倒掉，将沉淀物用去离子水和无水乙醇洗涤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)混入助熔剂，助熔剂的含量为前驱体总量的—10%;8)将混合物放 入高温炉内加热，使高温炉快速由室温升至...

【专利技术属性】
技术研发人员：关荣锋，李帅谋，李卫彬，李勤勤，
申请(专利权)人：河南理工大学，
类型：发明
国别省市：41