荧光粉粒径及水解PH值对LED光色影响(4)
共沉淀法是在Ln: Y: A l= x: ( 3- x) : 5的混合溶液中加入合适的沉淀剂( 如: NH3•H2O、NH4HCO3 等), 使得Y3+和A l3+离子完全沉淀的方法。通常分为正滴、反滴两种, 正滴是指沉淀剂滴入母盐溶液中, 反滴是指母液滴入沉淀剂中。V ro lijk等的研究表明, A l3+离子开始沉淀时溶液pH 值为3.5, 只有pH 到一定的数值时, Y3+离子才开始沉淀。显然, 此方法中Y3+、A l3+离子的沉淀是分步进行的, 得到化学组成不均匀的前驱物, 化学组成均一性差, 这将导致中间相的形成以及较高的煅烧温度;在反滴法中, 由于沉淀剂pH 值已超过两种离子开始沉淀时的pH 值, 并且沉淀剂大大过量, Y3+、A l3+离子滴入瞬间, 局部过饱和度相当大, 有利于大量晶核的产生, 化学组成的均一性得到了大大的改善。Fang li Yuan 等采用Y(NO3)3•2H2O、Al(NO3)3•9H2O、Ce( NO3 )3•6H2O 为原料, NH4•HCO3 为沉淀剂, 采用反滴法, 1200℃获得了分散性较好的YAG荧光粉。不论正滴, 还是反滴, 溶液中pH 值都是变化的, 变化的pH 值必然导致Y3+ 和A l3+ 离子沉淀速度的不均匀, 缪春燕等为获得组分更加均匀的粉体, 采用共滴(指将母液和沉淀剂共同滴加到一定pH 值的溶液中)的方式, 以Y2O3、A l( NO3 ) 3•9H2O 和Ce ( NO3 ) 3•6H2O 为原料,NH3• H2O 和NH4 • HCO3 为沉淀剂, 在900℃ 得到分散性较好的YAG 荧光粉。
溶剂热法是将YAG 荧光粉前驱体在高温高压条件下, 在特制反应釜中反应, 经洗涤、干燥制备纳米微粒的一种方法。由于溶剂热法需要较高的合成温度和压力, 给合成带来了困难。该方法的最大优点是由于避开了前驱体的煅烧过程, 因而粉末中不含硬团聚, 分散性极佳。但是由于使用有机溶剂, 使生产成本较高, 并且污染环境, 因此, 近年来出现了采用水代替有机溶剂的方法。李霞等采用此法在300℃、10MPa下合成了纯的YAG荧光粉, TEM照片显示, 颗粒为球形, 分散性极好, 平均粒径为60nm左右, 并且颗粒的平均粒径随金属离子浓度的增加而增大。
燃烧法是让有机燃料和金属盐溶液之间发生剧烈的放热反应, 释放出的大量热能使反应体系很快加热到1600℃以上。与传统的固相反应法相比, 其不同点在于: 升温迅速, 可不经过YAM, YAP 中间相, 而直接生成YAG相。此方法既节能, 又省时, 更重要的是反应物在合成过程中处于高度均匀的分散状态, 反应时原子只需短程扩散即可进入晶格位点,加之反应速度快, 前驱物的形成和氧化物的分解温度又很低, 因此, 使得产物粒度小, 粒径分布均匀。影响反应的因素包括燃料的类型, 燃料与金属盐的物质的量比以及燃烧的温度等。燃烧过程中发生的化学反应包括: 溶液的燃烧和溶液的分解。
喷雾热解是一种将前驱体溶液喷入高温气氛中立即引起溶剂的蒸发和金属盐的热分解, 从而直接合成粉体的方法。它的显著特点是产品直接获得,不需经过过滤、干燥、煅烧、再粉碎等过程, 并且纯度高, 粒度均匀可控, 这种粒度均匀的球形发光体, 有利于获得较高的堆积密度和减少发光体散射, 从而提高了发光体的分辨率和发光效率。Yunchan Kang等报道, 用喷雾热解法在900℃得到了分散性极好的球形、无团聚的YAG: Tb (Ce) 荧光粉, 并且颗粒的大小随金属离子浓度的增加而增大。
除了以上提到的方法以外, Jun- ji Zhang 等用so l- ge l和燃烧相结合的方法制备了YAG: Tb荧光粉; 李永绣等采用有机- 无机杂化凝胶法制备了YAG: C e荧光粉, 并研究了表面处理对荧光性能的影响; 随着对荧光粉性能要求的不断提高, 新的合成方法也不断的出现。
在这些方法中研究和应用最早的是固相法, 由于此法研究较早, 工艺比较成熟, 目前在YAG 荧光粉的合成过程中应用仍比较广泛, 但此法具有反应温度高、时间长、产物晶粒大等缺点。湿化学方法是比较有发展潜力的方法, 大量的研究表明: 湿化学法在原料混合均匀性、煅烧温度和时间、产物晶粒大小等方面, 显示出较固相反应法更大的优势。
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