CN101818066B - 一种荧光粉的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种荧光粉的制备方法，以市售LaPO₄∶Ce，Tb前驱体为原料，加入助熔剂，然后研细并混合均匀，在还原性气氛中加热至900-1100℃，保温，冷却至室温后取出，将烧结块置于80℃的水中搅拌至烧结块粉碎并分散于水中，洗涤到溶液电导率小于10μS/cm，然后过滤烘干即可，LaPO₄∶Ce，Tb前驱体与助熔剂的重量比1∶0.01-0.2。本发明与现有技术相比，通过采用不同类型的助熔剂来获得不同形貌的荧光粉颗粒，如多面体形貌和球形形貌；通过增加或减小助熔剂的用量来得到不同粒度大小的荧光粉，由此可得到细颗粒荧光粉。

Description

一种荧光粉的制备方法

技术领域

本发明属于荧光粉的制备方法，特别属于LaPO₄:Ce，Tb荧光粉的制备方法。

背景技术

荧光粉是一种无机发光材料，它在外界能量的激发下可以发出各种颜色的光，因此可用于多种照明和显示，如普通荧光灯，冷阴极荧光灯，普通阴极射线电视，等离子显示，场发射显示等。根据激发能量的不同，可应用于不同的领域，如紫外线激发的荧光粉用于荧光灯，等离子体显示；阴极射线激发的荧光粉用于普通电视机，场发射显示；蓝光或近紫外线激发的荧光粉用于白光发光二极管等。

荧光粉的开发利用大约有近百年的历史，但现在使用的大多数荧光粉还是30多年前发现的，如灯用三基色荧光粉(Y₂O₃:Eu红粉，CeMgAl₁₁O₁₉:Tb绿粉，LaPO₄:Ce，Tb绿粉，BaMgAl₁₀O₁₇:Eu蓝粉)，等离子体荧光粉((Y，Gd)BO₃:Eu红粉，ZnSiO₄:Mn绿粉，BaMgAl₁₀O₁₇:Eu蓝粉)，白光发光二极管用荧光粉((Y，Gd)₃(Al，Ga)₅O₁₂:Ce黄粉，(Ba，Sr)SiO₄:Eu绿粉)，目前制备荧光粉的方法很多，主要分为固相法和软化学方法。固相法为高温固相反应法，软化学方法有多种方法，主要有溶液沉淀法(共沉淀或均相沉淀)，溶胶-凝胶法，气相法(喷雾热解法)，燃烧合成法等。高温固相反应法工艺简单，容易放大，为工业上主要生产荧光粉的方法，该法的缺点是易形成团聚体，难以生产细颗粒，容易产生杂相和杂质，粒度分布较宽。溶液沉淀法化学均匀性好，可以得到小粒度的荧光粉，但还需要一个高温结晶和晶粒长大的过程，才能得到发光良好的荧光粉。

发明内容：

本发明的目的是提供一种LaPO₄:Ce，Tb绿色荧光粉的制备方法。特备是控制上述荧光粉粒度大小和颗粒形貌的制备方法。

本发明解决技术问题的技术方案为：一种荧光粉的制备方法：以市售LaPO₄:Ce，Tb前驱体为原料，加入助熔剂，然后研细并混合均匀，在还原性气氛中加热至900-1100℃，保温，冷却至室温后取出，将烧结块置于80℃的水中搅拌至烧结块粉碎并分散于水中，洗涤到溶液电导率小于10μS/cm，然后过滤烘干即可，LaPO₄:Ce，Tb前驱体与助熔剂的重量比1∶0.01-0.2。

所述的助熔剂可以是碱金属、碱土金属盐、极性氧化物一种或数种的混合物，如卤化物，碳酸盐，硼酸盐(NaPO₃)，磷酸盐，硅酸盐，H₃BO₃，B₂O₃，P₂O₅，GeO₂，Li₃PO₄，LiF，Li₂CO₃。

优选的助熔剂为NaPO₃、H₃BO₃。

当以NaPO₃为助熔剂，得到中心粒径为3.9-7μm的荧光粉，颗粒为多面体形貌；上述形貌的荧光粉特别适用于荧光反射型发光器件，如等离子体显示。

当以H₃BO₃为助熔剂，得到中心粒径为4.4-6.2μm的荧光粉，颗粒为球形形貌，上述形貌的荧光粉特别适用于荧光穿透型发光器件，如荧光灯，白光发光二极管等。

本着上述目的，分别以NaPO₃(代表盐类助熔剂)和H₃BO₃(代表极性氧化物)为助熔剂制备了LaPO₄:Ce，Tb荧光粉，同时还采用了以NaPO₃或H₃BO₃为主，组合其它助熔剂如Li₃PO₄，LiF，Li₂CO₃等。

助熔剂法是生长单晶的主要方法，而荧光粉是多晶粉末，需要晶粒结晶良好，尽管工业上生产荧光粉时会加入少量助熔剂，但只是利用助熔剂来降低固相反应温度和促进结晶。本发明采用助熔剂法制备荧光粉不仅降低固相反应温度和促进结晶，更主要的是控制荧光粉的粒径大小，获得细粒径荧光粉，同时控制荧光粉的形貌，以满足不同的应用。

本发明与现有技术相比，以助熔剂作为介质，通过对合成荧光粉的反应物的传质，形成荧光粉组成化合物并不断长大成晶粒。通过洗涤荧光粉晶粒除去助熔剂，从而得到纯净的荧光粉颗粒；通过采用不同类型的助熔剂来获得不同形貌的荧光粉颗粒，如多面体形貌和球形形貌；通过增加或减小助熔剂的用量来得到不同粒度大小的荧光粉，由此可得到细颗粒荧光粉。

附图说明：

图1是LaPO₄:Ce，Tb荧光粉中心粒径随助熔剂NaPO₃相对于荧光粉质量的加入量的变化。

图2是LaPO₄:Ce，Tb荧光粉中心粒径随助熔剂H₃BO₃相对于荧光粉质量的加入量的变化。

图3是LaPO₄:Ce，Tb荧光粉的放大10000倍的扫描电镜照片，以NaPO₃为助熔剂，加入量为相对于荧光粉质量的10％，制备温度为1100℃。

图4是LaPO₄:Ce，Tb荧光粉的放大20000倍的扫描电镜照片，以10％H₃BO₃+1％Li₃PO₄为助熔剂，制备温度为1100℃。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作详细的说明。

实施例1：

分别称取12克LaPO₄:Ce，Tb前驱体，每12克前驱体分别加入0.12克，0.6克，1.2克，1.7克，2.4克NaPO₃助熔剂，分别在玛瑙研钵研细并混合均匀，在弱CO还原性气氛加热至900℃，保温2小冷却至室温后，将烧结块置于80℃的热水中搅拌至烧结块粉碎并分散于水中，经数次洗涤至洗涤液电导率小于10μS/cm，然后过滤、120℃烘干即得样品。

实施例2：

除加热温度为1000℃外，其余与实施例1相同。

实施例3：

除加热温度为1100℃外，其余与实施例1相同。

实施例1-3的结果如图1所示：

荧光粉的中心粒径为3.9μm至7μm。在同一烧结温度下，中心粒径随助熔剂的用量增加开始减小，随后又逐渐增加；当NaPO₃助熔剂的用量为荧光粉的10％时，烧结温度为1000℃可以得到中心粒径为4μm左右的LaPO₄:Ce，Tb荧光粉。该荧光粉的扫描电镜照片如图3所示，颗粒为多面体形貌。

实施例4：

分别称取12克LaPO₄:Ce，Tb前驱体，每12克前驱体分别加入0.12克，0.6克，1.2克，1.7克，2.4克H₃BO₃助熔剂，分别在玛瑙研钵研细并混合均匀，在弱CO还原性气氛加热至900℃，保温2小时，冷却至室温后，将烧结块置于80℃的热水中搅拌至烧结块粉碎并分散于水中，经多次洗涤至洗涤液电导率小于10μS/cm，然后过滤、120℃烘干即得样品。样品中心粒径为4.4μm至6.2μm，颗粒形貌为球形。

实施例5：

除加热温度为1000℃外，其余与实施例1相同。

实施例6：

除加热温度为1100℃外，其余与实施例1相同。

实施例4-6的结果如图2所示：颗粒为中心粒径为4.4-6.2μm的荧光粉；在同一烧结温度下，中心粒径随助熔剂的用量增加开始减小，随后又逐渐增加。

实施例7：

称取12克LaPO₄:Ce，Tb前驱体，加入1.2克H₃BO₃和0.12克Li₃PO₄助熔剂，在玛瑙研钵研细并混合均匀，在弱CO还原性气氛加热至1100℃，保温2小时，冷却至室温后，将烧结块置于80℃的热水中搅拌至烧结块粉碎并分散于水中，经数次洗涤至洗涤液电导率小于10μS/cm，然后过滤、120℃烘干即得样品。如图4所示：样品中心粒径为3.8μm，颗粒形貌为类球形。

Claims (2)

1.一种荧光粉的制备方法，其特征在于：以市售LaPO₄:Ce，Tb前驱体为原料，加入助熔剂，然后研细并混合均匀，在还原性气氛中加热至900-1100℃，保温，冷却至室温后取出，将烧结块置于80℃的水中搅拌至烧结块粉碎并分散于水中，洗涤到溶液电导率小于10μS/cm，然后过滤烘干即可，LaPO₄:Ce，Tb前驱体与助熔剂的重量比1∶0.01-0.2；

所述的助熔剂为NaPO₃。

2.权利要求1所述的荧光粉在荧光反射型发光器件、荧光穿透型发光器件的应用。

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