一种YAG:Ce荧光粉的制备方法与流程

本发明化工领域，涉及一种荧光粉，具体来说是一种yag:ce荧光粉的制备方法。

背景技术：

固体发光材料是目前市场上应用最为广泛的发光材料，其中荧光粉与相应激发的芯片组合成的led由于具有节能、环保、长寿命、体积小等优势，已广泛应用在室内照明、户外广告、展会舞台，液晶屏背光源等领域。

白色光源是市场上需求最为旺盛的照明光源，商业上使用最广泛的是将450nm-470nm的ingan蓝光芯片和能被蓝光激发的yag:ce黄色荧光粉组合在一起。当led被通上电流后，被驱动电流激发的蓝光芯片发出蓝光，其中一部分被荧光粉吸收并激发出550nm左右的黄光，剩余蓝光透过与黄光混合，根据颜色的混合原理，二者结合将得到白光。直到目前，白光led蓝光芯片的发光效率仍明显超过nuv/uv激发的白光led光效，因此上述组合方式制作的白光led仍然是最有效的商用大功率led类型。

荧光粉的粒径对于封装而成的led光色性能影响很大。当荧光粉的粒径较小时，与芯片表面接触的荧光粉数目增多，接触面积也更大，折射出更多的蓝光，转化成的黄光增多，使得透出蓝光减少，并导致色温降低。目前市场上使用的yag:ce黄色荧光粉绝大部分是使用高温固相法烧制而成，因此产品容易结块变硬，若想获得小粒径的荧光粉，后期处理时必须充分研磨，这样不仅增加后处理的难度，而且也容易破坏样品的晶格结构，致使通过研磨方式得到的小粒径荧光粉的发光强度大大降低。如何在保护颗粒结晶性的同时，减小样品烧结硬度，降低颗粒尺寸，是yag乃至其它类别荧光粉制备技术中的难题。

技术实现要素：

针对现有技术中的上述技术问题，本发明提供了一种yag:ce荧光粉的制备方法，所述的这种yag:ce荧光粉的制备方法要解决现有技术中制备的yag:ce荧光粉容易结块变硬的技术问题。

本发明提供了一种yag:ce荧光粉的制备方法，包括以下步骤：

（1）称取y2o3、al2o3、ceo2、h3bo3、caco3、naf、羧甲基纤维素，y2o3、al2o3的摩尔比为0.6:1，ceo2的摩尔数为y2o3、al2o3的摩尔数之和的0.06mol%，h3bo3、caco3、naf、羧甲基纤维素的质量分别为y2o3、al2o3的质量之和的1wt%-5wt%、0.25wt%-3wt%、0.5wt%-3wt%、0.5wt%-5wt%；

（2）将步骤1）的原料置于一个容器中，按照球：料质量比2:1和水：料质量比3:1分别加入玛瑙研磨珠和去离子水，将容器置于超声仪中超声10-30min后，随后混料5-15h；

（3）将混合均匀的原料在60-110℃恒温干燥箱中干燥充分，干燥后的原料过200目筛，转移至小坩埚中，然后放置于铺满还原碳粉的大坩埚；

（4）将大坩埚放置在快速升温炉中，升温速度为4℃/min，升至1350℃-1450℃，并保温5-10小时；

（5）将随炉冷却至室温的荧光粉取出，稍加研磨后，得到yag:ce荧光粉。

进一步的，步骤2）中所述的去离子水超过原料的溶解量。

本发明利用高温固相法制备一种能显著提高疏松度的小尺寸yag:ce荧光粉，使用复合助溶剂h3bo3、caco3、naf、羧甲基纤维素，前三者均为轻金属盐，原料价格低廉，来源广泛，对环境无污染，经烧结后无残留，是一种理想的助熔体系。采用的反应温度为1350℃-1450℃，与现有的技术相比，本发明降低了反应温度，降低了对高温反应炉的要求，节约了成本，更利于工业化生产。制备出了小尺寸、疏松度高的yag:ce荧光粉，后处理操作简单，产物不黏连坩埚，提高了反应器皿的重复使用率。

本发明与已经技术相比，其技术进步是显著的。本发明提供了一种疏松度高的小尺寸yag：ce荧光粉的高温固相方法，制备的yag:ce荧光粉疏松度高，尺寸小而均匀。而且本发明的方法具有工艺简单、成本低廉、产品疏松度高、发光性能好等特点，适合工业化生产。

附图说明

图1是实施例1所得的yag:ce荧光粉的的xrd图谱和标准图谱。

图2是实施例1所得的yag:ce荧光粉的sem图。

图3是实施例1所得的yag:ce荧光粉的sem放大图。

具体实施方式

下面通过具体的实施例并结合附图对本发明作进一步阐述，但并不限制本发明。

实施例1

本发明的一种能显著提高yag:ce荧光粉疏松度的制备方法，具体包括如下步骤：

按照摩尔比y:al=0.6:1称取y2o3、al2o3，ceo2掺杂比例y2o3、al2o3摩尔数之和的0.06mol%，h3bo3、caco3、naf、羧甲基纤维素添加量分别y2o3、al2o3质量之和为3wt%、0.25wt%、2wt%、0.75wt%。将所有反应原料置于混料瓶中，按照球：料质量比2:1和水：料质量比3:1分别加入玛瑙研磨珠和去离子水。将混料瓶置于超声仪中在常温下超声30min后混料5h。将水和物料在85℃恒温干燥箱中干燥充分，并过200目筛，之后转移至小坩埚中，放置于铺满还原碳粉的大坩埚中。将坩埚放置在快速升温炉中，在1350℃保温10小时。将随炉冷却至室温，将荧光粉取出，稍加研磨后，得到yag:ce荧光粉。烧结前原料和烧结后样品经对比，通过计算得到原料经烧结后收缩比例为15.2%，粉体收缩率低，颗粒间孔隙较多，较为疏松。

随后对样品进行x射线衍射分析（xrd）、扫描电镜测试，测试结果如图1、2、3所示。

图1是采用型号为td-3600的x射线衍射仪，粉末法分析测试产品的xrd图。图1的xrd谱线与yag：ce标准卡片完全对应，由此可知所得的产品为铈铝酸钇。并且xrd谱线上峰较尖锐，晶型发育完整。主晶相33°处的衍射峰锋形尖锐，峰强度较高。这表明该制备方法所得为纯相yag：ce荧光粉。

图2是采用型号为hitachis-4800的扫描电子显微镜测试的sem图。从该图可以看出，制备出的yag：ce荧光粉呈棱柱状多面体，大小均匀。

图3是采用型号为hitachis-4800的扫描电子显微镜测试的sem放大图。该图为标定尺寸的局部yag：ce荧光粉的sem图，荧光粉中位粒径d50为7.39μm。

实施例2

按照摩尔比y:al=0.6:1称取y2o3、al2o3，ceo2掺杂比例为0.06mol%，h3bo3、caco3、naf、羧甲基纤维素添加量分别为1wt%、2wt%、1wt%、2wt%。将所有反应原料置于混料瓶中，按照球：料质量比2:1和水：料质量比3:1分别加入玛瑙研磨珠和去离子水。将混料瓶置于超声仪中在常温下超声20min后混料10h。将水和物料在60℃恒温干燥箱中干燥充分，并过200目筛，之后转移至小坩埚中，放置于铺满还原碳粉的大坩埚。将坩埚放置在快速升温炉中，1450℃保温5小时。将随炉冷却至室温的荧光粉取出，稍加研磨后，得到yag:ce荧光粉。原料经烧结后收缩率为14.8%，荧光粉中位粒径d50为7.13μm。

实施例3

按照摩尔比y:al=0.6:1称取y2o3、al2o3，ceo2掺杂比例为0.06mol%，h3bo3、caco3、naf、羧甲基纤维素添加量分别为1wt%、2wt%、0.5wt%、3wt%。将所有反应原料置于混料瓶中，按照球：料质量比2:1和水：料质量比3:1分别加入玛瑙研磨珠和去离子水。将混料瓶置于超声仪中在常温下超声30min后混料15h。将水和物料在100℃恒温干燥箱中干燥充分，并过200目筛，之后转移至小坩埚中，放置于铺满还原碳粉的大坩埚。将坩埚放置在快速升温炉中，1380℃保温8小时。将随炉冷却至室温的荧光粉取出，稍加研磨后，最终得到yag:ce荧光粉。原料经烧结后收缩率为15.6%，荧光粉中位粒径d50为7.32μm。

实施例4

按照摩尔比y:al=0.6:1称取y2o3、al2o3，ceo2掺杂比例为0.06mol%，h3bo3、caco3、naf、羧甲基纤维素添加量分别为2wt%、1wt%、1.5wt%、2wt%。将所有反应原料置于混料瓶中，按照球：料质量比2:1和水：料质量比3:1分别加入玛瑙研磨珠和去离子水。将混料瓶置于超声仪中在常温下超声30min后混料10h。将水和物料在90℃恒温干燥箱中干燥充分，并过200目筛，之后转移至小坩埚中，放置于铺满还原碳粉的大坩埚。将坩埚放置在快速升温炉中，1400℃保温8小时。将随炉冷却至室温的荧光粉取出，稍加研磨后，最终得到yag:ce荧光粉。原料经烧结后收缩率为16.1%，荧光粉中位粒径d50为7.22μm。

实施例5

按照摩尔比y:al=0.6:1称取y2o3、al2o3，ceo2掺杂比例为0.06mol%，h3bo3、caco3、naf、羧甲基纤维素添加量分别为5wt%、1.5wt%、3wt%、0.5wt%。将所有反应原料置于混料瓶中，按照球：料质量比2:1和水：料质量比3:1分别加入玛瑙研磨珠和去离子水。将混料瓶置于超声仪中在常温下超声10min后混料15h。将水和物料在70℃恒温干燥箱中干燥充分，并过200目筛，之后转移至小坩埚中，放置于铺满还原碳粉的大坩埚。将坩埚放置在快速升温炉中，1400℃保温8小时。将随炉冷却至室温的荧光粉取出，稍加研磨后，最终得到yag:ce荧光粉。原料经烧结后收缩率为15.5%，荧光粉中位粒径d50为7.16μm。

实施例6

按照摩尔比y:al=0.6:1称取y2o3、al2o3，ceo2掺杂比例为0.06mol%，h3bo3、caco3、naf、羧甲基纤维素添加量分别为2wt%、3wt%、0.5wt%、5wt%。将所有反应原料置于混料瓶中，按照球：料质量比2:1和水：料质量比3:1分别加入玛瑙研磨珠和去离子水。将混料瓶置于超声仪中在常温下超声30min后混料15h。将水和物料在75℃恒温干燥箱中干燥充分，并过200目筛，之后转移至小坩埚中，放置于铺满还原碳粉的大坩埚。将坩埚放置在快速升温炉中，1450℃保温6小时。将随炉冷却至室温的荧光粉取出，稍加研磨后，最终得到yag:ce荧光粉。原料经烧结后收缩率为15.3%，荧光粉中位粒径d50为7.25μm。

实施例7

按照摩尔比y:al=0.6:1称取y2o3、al2o3，ceo2掺杂比例为0.06mol%，h3bo3、caco3、naf、羧甲基纤维素添加量分别为4wt%、0.25wt%、0.5wt%、1wt%。将所有反应原料置于混料瓶中，按照球：料质量比2:1和水：料质量比3:1分别加入玛瑙研磨珠和去离子水。将混料瓶置于超声仪中在常温下超声10min后混料12h。将水和物料在110℃恒温干燥箱中干燥充分，并过200目筛，之后转移至小坩埚中，放置于铺满还原碳粉的大坩埚。将坩埚放置在快速升温炉中，1350℃保温10小时。将随炉冷却至室温的荧光粉取出，稍加研磨后，最终得到yag:ce荧光粉。原料经烧结后收缩率为14.9%，荧光粉中位粒径d50为7.43μm。

实施例8

按照摩尔比y:al=0.6:1称取y2o3、al2o3，ceo2掺杂比例为0.06mol%，h3bo3、caco3、naf、羧甲基纤维素添加量分别为3wt%、0.8wt%、0.75wt%、2wt%。将所有反应原料置于混料瓶中，按照球：料质量比2:1和水：料质量比3:1分别加入玛瑙研磨珠和去离子水。将混料瓶置于超声仪中在常温下超声30min后混料15h。将水和物料在80℃恒温干燥箱中干燥充分，并过200目筛，之后转移至小坩埚中，放置于铺满还原碳粉的大坩埚。将坩埚放置在快速升温炉中，1420℃保温7小时。将随炉冷却至室温的荧光粉取出，稍加研磨后，最终得到yag:ce荧光粉。原料经烧结后收缩率为15.5%，荧光粉中位粒径d50为7.39μm。

综上所述，本发明的一种能显著提高yag:ce荧光粉疏松度的制备方法，具有工艺简单、成本低廉、产品发光性能好等特点，适合工业化生产。

上述内容仅为本发明构思下的基本说明，而依据本发明的技术方案所作的任何等效变换，均应属于本发明的保护范围。