CN104030693A - 一种三元阳离子Ce：LuAG陶瓷荧光粉的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种三元阳离子Ce：LuAG陶瓷荧光粉的制备方法，即将含有燃烧助剂尿素或甘氨酸的Ce³⁺、Lu³⁺、Al³⁺离子的硝酸盐溶液在60℃温度下，充分搅拌直至形成均匀溶胶，然后将所得溶胶控制温度为200℃保温10min，获得的三元阳离子的前驱粉体经700-1000℃煅烧120min，即得三元阳离子Ce：LuAG陶瓷荧光粉。该制备方法与传统的溶胶凝胶燃烧法需要先制备溶胶再获得凝胶的两步合成法相比，本发明的优势在于采用甘氨酸或尿素等作为燃烧助剂，经一步溶胶反应，在低温下保温燃烧即得三元阳离子Ce:LuAG陶瓷荧光粉。

Description

一种三元阳离子Ce：LuAG陶瓷荧光粉的制备方法

技术领域

本发明涉及一种Ce：LuAG陶瓷荧光粉的制备方法。

背景技术

基于石榴石结构的材料被认为是极有前途的闪烁材料，人们已经广泛开展了稀土元素掺杂、闪烁性能、透明陶瓷、固态激光基体等研究及技术开发。随着技术发展，采用先进陶瓷工艺能获得高密度、高透明性的多晶Ce：LuAG陶瓷。为了达到这一目标，首先需要制备多晶纳米粉体。

目前制备Ce：LuAG陶瓷粉体的方法主有固相反应合成法、化学共沉淀法、溶胶凝胶法等。采用固相反应合成法直接混合Al₂O₃和Lu₂O₃需要高于1600℃的反应温度，而且需要较长的反应时间，而且无法获得纯相。采用共沉淀法工艺，难以控制掺杂组分的均匀沉淀，尤其是当沉淀金属阳离子沉淀平衡常数（Ksp）相差较大的多元组分的荧光粉体。溶胶凝胶法中凝胶的制备及干燥工艺较难控制。

发明内容

本发明的目的为了解决上述的固相反应合成法中反应温度高，反应时间较长，无法获得纯相；共沉淀法中难以控制掺杂组分的均匀沉淀，尤其是当沉淀金属阳离子沉淀平衡常数（Ksp）相差较大的多元组分的荧光粉体；溶胶凝胶法的制备及干燥工艺较难控制等技术问题而提供一种三元阳离子Ce：LuAG陶瓷荧光粉的制备方法。该方法将溶胶凝胶和低温燃烧合成两种工艺相结合，适用于多组元超细氧化物粉体的制备。

本发明的技术原理

一种三元阳离子Ce：LuAG陶瓷荧光粉的制备方法采用溶胶燃烧法，即将溶胶凝胶和低温快速燃烧合成两种工艺相结合，可用于目标荧光粉中，多种金属阳离子在化学计量配比的准确遗传。从溶液开始的溶胶过程便于掺入稀土发光离子，不仅保证化学计量比的准确性和组分在分子水平上的均匀性，而且实现反应物化学计量比的精确遗传。在低温燃烧阶段，硝酸盐和尿素或甘氨酸等燃烧助剂均匀混合发生的氧化还原反应避免了凝胶干燥所需要的苛刻条件和干燥过程中形成的团聚，可以得到蓬松的前驱体粉末。与单纯的燃烧法相比，该方法反应工艺步骤大为简化、反应过程容易控制，伴随着大量气体产生，可获得疏松多孔、细晶粒的多组元氧化物陶瓷粉体。

本发明的技术方案

一种三元阳离子Ce：LuAG陶瓷荧光粉的制备方法，即将含有燃烧助剂尿素、或甘氨酸的Ce³⁺、Lu³⁺、Al³⁺离子的硝酸盐溶液在60℃温度下，充分搅拌直至形成均匀溶胶，然后将所得溶胶控制温度为200℃保温10min后获得三元阳离子的前驱粉体，所得三元阳离子的前驱粉体经700-1000℃煅烧120min，即得三元阳离子Ce：LuAG陶瓷荧光粉；

上述的含有燃烧助剂尿素的Ce³⁺、Lu³⁺、Al³⁺离子的硝酸盐溶液中，Ce³⁺、Lu³⁺、Al³⁺离子和烧助剂尿素的量，按摩尔比计算，即Ce³⁺：Lu³⁺：Al³⁺：尿素为0.015:2.985:5:20；

上述的含有燃烧助剂甘氨酸的Ce³⁺、Lu³⁺、Al³⁺离子的硝酸盐溶液中，Ce³⁺、Lu³⁺、Al³⁺离子和燃烧助剂甘氨酸的量，按摩尔比计算，即Ce³⁺：Lu³⁺：Al³⁺：甘氨酸为0.015:2.985:5:10。

上述的一种三元阳离子Ce：LuAG陶瓷荧光粉的制备方法，具体包括如下步骤：

（1）、以硝酸镥、硝酸铝和硝酸铈溶液为初始反应原料，进行混合得到Ce³⁺、Lu³⁺、Al³⁺离子的硝酸盐溶液，在所得Ce³⁺、Lu³⁺、Al³⁺离子的硝酸盐溶液中添加燃烧助剂，即得到含有燃烧助剂的Ce³⁺、Lu³⁺、Al³⁺离子的硝酸盐溶液；

（2）、将步骤（1）所得含有燃烧助剂的Ce³⁺、Lu³⁺、Al³⁺离子的硝酸盐溶液在常温下磁力搅拌2h，以获得均匀溶液，将该溶液置于60℃水热或油浴环境中磁力搅拌，直至形成粘稠的溶胶，并常温冷却；

（3）、将步骤（2）所得的溶胶置于在烘箱中，200℃保温10min，溶胶发生剧烈反应，放出红棕色气体，得到三元阳离子的前驱粉体，然后收集所得三元阳离子的前驱粉体，在700-1000℃马弗炉中煅烧120min即得Ce离子掺杂的LuAG纳米粉体，即三元阳离子Ce：LuAG陶瓷荧光粉。

上述所得的三元阳离子Ce：LuAG陶瓷荧光粉，其粉体一次颗粒尺寸在20-150nm之间，XRD显示当煅烧温度达到700℃以上时，三元阳离子Ce：LuAG陶瓷荧光粉开始逐步晶化，与传统的高温固相反应法制备Ce：LuAG荧光粉体相比，该方法在传统的溶胶凝胶和燃烧法工艺优化基础上拓展出来，无需复杂设备即可低温获得掺杂均匀三元阳离子Ce：LuAG陶瓷荧光粉。

本发明的有益效果

本发明的一种三元阳离子Ce：LuAG陶瓷荧光粉的制备方法，由于采用了甘氨酸和尿素为燃烧助剂，经一步溶胶化配合低温燃烧工艺得到三元阳离子Ce：LuAG陶瓷荧光粉。该方法规避从溶胶到凝胶的工艺控制问题，且200℃低温燃烧避免燃烧法导致粉体的严重团聚。

进一步，本发明的一种三元阳离子Ce：LuAG陶瓷荧光粉的制备方法，三元阳离子的前驱粉体的晶化温度低至700℃，经850℃煅烧后可获得完全晶化的三元阳离子Ce：LuAG陶瓷荧光粉粉体，平均晶粒尺寸约为50nm。

进一步，本发明的一种三元阳离子Ce：LuAG陶瓷荧光粉的制备方法，由于结合了溶胶凝胶法的均匀性和燃烧反应的快速合成两方面的优势。该方法无需固相球磨、高温煅烧粉体、凝胶化等复杂工艺条件，即在室温-100℃范围内，经一步合成煅烧即可获得Ce：LuAG荧光粉体。

进一步，本发明的一种三元阳离子Ce：LuAG陶瓷荧光粉的制备方法，由于制备过程中无需固相球磨，因而不会引入球磨杂质，影响粉体的发光性能，且煅烧温度低，仅需700-1000℃，即为比固相法合成的1400-1600℃的煅烧温度低400-700℃，比共沉淀法制备的粉体低150℃左右；

进一步，一种三元阳离子Ce：LuAG陶瓷荧光粉的制备方法，其制备过程同共沉淀技术相比，不受Ce³⁺、Lu³⁺、Al³⁺离子的沉淀Ksp不同而影响所得粉体的精确化学计量比失衡，在粉体制备的均匀性和纯度上具备优势。

附图说明

图1、实施例1和实施例2分别以尿素和甘氨酸为燃烧助剂，700℃煅烧所得三元阳离子Ce：LuAG陶瓷荧光粉的XRD图谱；

图2a、实施例1以尿素为燃烧助剂，700℃煅烧所得三元阳离子Ce：LuAG陶瓷荧光粉的SEM图；

图2b、实施例2以甘氨酸为燃烧助剂，700℃煅烧所得三元阳离子Ce：LuAG陶瓷荧光粉的SEM图；

图3、实施例3和实施例4分别以尿素和甘氨酸为燃烧助剂，850℃煅烧所得三元阳离子Ce：LuAG陶瓷荧光粉的XRD图谱；

图4a、实施例3以尿素为燃烧助剂，850℃煅烧所得三元阳离子Ce：LuAG陶瓷荧光粉的SEM图；

图4b、实施例4以甘氨酸为燃烧助剂，850℃煅烧所得三元阳离子Ce：LuAG陶瓷荧光粉的SEM图；

图5、实施例3和实施例4分别以尿素和甘氨酸为燃烧助剂，850℃煅烧所得三元阳离子Ce：LuAG陶瓷荧光粉的荧光光谱；

图6、实施例5和实施例6分别以尿素和甘氨酸为燃烧助剂，1000℃煅烧所得三元阳离子Ce：LuAG陶瓷荧光粉的XRD图谱；

图7a、实施例5以尿素为燃烧助剂，1000℃煅烧所得三元阳离子Ce： LuAG陶瓷荧光粉的SEM图；

图7b、实施例6以甘氨酸为燃烧助剂，1000℃煅烧所得三元阳离子Ce：LuAG陶瓷荧光粉的SEM图；

图8、对照实施例中，以柠檬酸为燃烧助剂，采用溶胶凝胶法，于1000℃煅烧所得三元阳离子Ce：LuAG陶瓷荧光粉的SEM图。

具体实施方式

下面通过实施例并结合附图对本发明进一步阐述，但并不限制本发明。

本发明的实施例中所用的物相分析采用X射线衍射仪（XRD），仪器型号为D/Max-2200PC，Rigaku， Japan，测试条件为：CuKα射线，λ＝1.5406Å，仪器的电压和电流分别为40kV和40mA，2θ扫描范围为10-90º，扫描步距为0.04º，狭缝宽度为0.3-0.6mm；

形貌观察采用场发射扫描电子显微镜（FESEM）观察，仪器型号为JSM-6700F，Tokyo，Japan。测试前将待分析粉体均匀喷洒在导电胶上，经蒸金（Au）处理后置于样品台上，进行SEM表征；

荧光光谱采用荧光光谱仪测试（PL Spectrum），仪器型号为FLSP–920，Ed，England，激发波长250-500nm，发射监测波长为470-700nm；

实施例1

一种三元阳离子Ce：LuAG陶瓷荧光粉的制备方法，即将均匀混合的含有燃烧助剂尿素的Ce³⁺、Lu³⁺、Al³⁺离子的硝酸盐溶液在60℃温度下，充分搅拌直至形成均匀溶胶，然后将所得溶胶控制温度为200℃保温10min后获得三元阳离子的前驱粉体，所得前驱粉体经700℃煅烧120min，即得三元阳离子Ce：LuAG陶瓷荧光粉；

上述的含有燃烧助剂尿素的Ce³⁺、Lu³⁺、Al³⁺离子的硝酸盐溶液中，Ce³⁺、Lu³⁺、Al³⁺离子和烧助剂尿素的量，按摩尔比计算，即Ce³⁺：Lu³⁺：Al³⁺：尿素为0.015:2.985:5:20。

上述的一种三元阳离子Ce：LuAG陶瓷荧光粉的制备方法，具体包括如下步骤：

（1）、以硝酸镥、硝酸铝和硝酸铈溶液为初始反应原料，进行混合得到Ce³⁺、Lu³⁺、Al³⁺离子的硝酸盐溶液，在所得Ce³⁺、Lu³⁺、Al³⁺离子的硝酸盐溶液中添加尿素为燃烧助剂尿素，即得到含有燃烧助剂尿素的Ce³⁺、Lu³⁺、Al³⁺离子的硝酸盐溶液；

（2）、将步骤（1）所得含有燃烧助剂尿素的Ce³⁺、Lu³⁺、Al³⁺离子的硝酸盐溶液在常温下磁力搅拌2h，以获得均匀溶液，将该溶液置于60℃油浴环境中磁力搅拌，直至形成粘稠的溶胶，并常温冷却；

（3）、将步骤（2）所得的溶胶置于在烘箱中，200℃保温10min，溶胶发生剧烈氧化还原反应，放出红棕色气体，然后收集所得三元阳离子前驱粉体，在700℃马弗炉中煅烧120min，即得Ce离子掺杂的LuAG纳米粉体，即一种Ce：LuAG陶瓷荧光粉1。

实施例2

一种三元阳离子Ce：LuAG陶瓷荧光粉的制备方法，即将均匀混合的含有燃烧助剂甘氨酸的Ce³⁺、Lu³⁺、Al³⁺离子的硝酸盐溶液在60℃温度下，充分搅拌直至形成均匀溶胶，然后将所得溶胶控制温度为200℃保温10min后获得三元阳离子的前驱粉体，所得前驱粉体经700℃煅烧120min，即得三元阳离子Ce：LuAG陶瓷荧光粉；

上述的含有燃烧助剂甘氨酸的Ce³⁺、Lu³⁺、Al³⁺离子的硝酸盐溶液中，Ce³⁺、Lu³⁺、Al³⁺离子和燃烧助剂甘氨酸的量，按摩尔比计算，即Ce³⁺：Lu³⁺：Al³⁺：甘氨酸为0.015:2.985:5:10。

上述的一种三元阳离子Ce：LuAG陶瓷荧光粉的制备方法，具体包括如下步骤：

（1）、以硝酸镥、硝酸铝和硝酸铈溶液为初始反应原料，进行混合得到Ce³⁺、Lu³⁺、Al³⁺离子的硝酸盐溶液，在所得Ce³⁺、Lu³⁺、Al³⁺离子的硝酸盐溶液中添加甘氨酸为燃烧助剂甘氨酸，即得到含有燃烧助剂甘氨酸的Ce³⁺、Lu³⁺、Al³⁺离子的硝酸盐溶液；

（2）、将步骤（1）所得含有燃烧助剂甘氨酸的Ce³⁺、Lu³⁺、Al³⁺离子的硝酸盐溶液在常温下磁力搅拌2h，以获得均匀溶液，将该溶液置于60℃油浴环境中磁力搅拌，直至形成粘稠的溶胶，并常温冷却；

（3）、将步骤（2）所得的溶胶置于在烘箱中，200℃保温10min，溶胶发生剧烈氧化还原反应，放出红棕色气体，然后收集所得三元阳离子的前驱粉体，在700℃马弗炉中煅烧120min，即得Ce离子掺杂的LuAG纳米粉体，即一种Ce：LuAG陶瓷荧光粉2。

将实施例1和实施例2所得的Ce：LuAG陶瓷荧光粉1和Ce：LuAG陶瓷荧光粉2分别通过XRD进行物相鉴定，结果如图1所示，其中尿素法即为实施例1所得的Ce：LuAG陶瓷荧光粉1的XRD图，甘氨酸法即为实施例2所得的Ce：LuAG陶瓷荧光粉2的XRD图，从图1中可以看出两种燃烧助剂所得的Ce：LuAG陶瓷荧光粉经700℃煅烧后，已经开始晶化，但尚未形成完整的晶化峰，甘氨酸为燃烧助剂的粉体晶化程度明显高于尿素为燃烧助剂所得荧光粉。

将实施例1和实施例2所得的Ce：LuAG陶瓷荧光粉1和Ce：LuAG陶瓷荧光粉2分别通过扫描电镜观察粉体形貌，所得SEM图如图2a、图2b所示，从图2a、图2b中可以看出实施例1和实施例2所得的Ce：LuAG陶瓷荧光粉1和Ce：LuAG陶瓷荧光粉2的颗粒边界模糊，且有未分解完全的“气泡”状凸出物，说明煅烧温度偏低，晶粒发育还不完整，结果与XRD结论一致。并且进一步可以看出，实施例1和实施例2所得的Ce：LuAG陶瓷荧光粉1和Ce：LuAG陶瓷荧光粉2较细，一次颗粒尺寸约为20nm。

实施例3

一种三元阳离子Ce：LuAG陶瓷荧光粉的制备方法，即将均匀混合的含有燃烧助剂尿素的Ce³⁺、Lu³⁺、Al³⁺离子的硝酸盐溶液在60℃温度下，充分搅拌直至形成均匀溶胶，然后将所得溶胶控制温度为200℃保温10min后获得三元阳离子的前驱粉体，所得前驱粉体经850℃煅烧120min，即得三元阳离子Ce：LuAG陶瓷荧光粉；

上述的含有燃烧助剂尿素的Ce³⁺、Lu³⁺、Al³⁺离子的硝酸盐溶液中，Ce³⁺、Lu³⁺、Al³⁺离子和烧助剂尿素的量，按摩尔比计算，即Ce³⁺：Lu³⁺：Al³⁺：尿素为0.015:2.985:5:20。

上述的一种三元阳离子Ce：LuAG陶瓷荧光粉的制备方法，具体包括如下步骤：

（1）、以硝酸镥、硝酸铝和硝酸铈溶液为初始反应原料，进行混合得到Ce³⁺、Lu³⁺、Al³⁺离子的硝酸盐溶液，在所得Ce³⁺、Lu³⁺、Al³⁺离子的硝酸盐溶液中添加尿素为燃烧助剂尿素，即得到含有燃烧助剂尿素的Ce³⁺、Lu³⁺、Al³⁺离子的硝酸盐溶液；

（2）、将步骤（1）所得含有燃烧助剂尿素的Ce³⁺、Lu³⁺、Al³⁺离子的硝酸盐溶液在常温下磁力搅拌2h，以获得均匀溶液，将该溶液置于60℃油浴环境中磁力搅拌，直至形成粘稠的溶胶，并常温冷却；

（3）、将步骤（2）所得的溶胶置于在烘箱中，200℃保温10min，溶胶发生剧烈氧化还原反应，放出红棕色气体，然后收集所得三元阳离子的前驱粉体，在850℃马弗炉中煅烧120min，即得Ce离子掺杂的LuAG纳米粉体，即一种Ce：LuAG陶瓷荧光粉3。

实施例4

一种三元阳离子Ce：LuAG陶瓷荧光粉的制备方法，即将均匀混合的含有燃烧助剂甘氨酸的Ce³⁺、Lu³⁺、Al³⁺离子的硝酸盐溶液在60℃温度下，充分搅拌直至形成均匀溶胶，然后将所得溶胶控制温度为200℃保温10min后获得三元阳离子的前驱粉体，所得前驱粉体经850℃煅烧120min，即得三元阳离子Ce：LuAG陶瓷荧光粉；

上述的含有燃烧助剂甘氨酸的Ce³⁺、Lu³⁺、Al³⁺离子的硝酸盐溶液中，Ce³⁺、Lu³⁺、Al³⁺离子和燃烧助剂甘氨酸的量，按摩尔比计算，即Ce³⁺：Lu³⁺：Al³⁺：甘氨酸为0.015:2.985:5:10。

上述的一种三元阳离子Ce：LuAG陶瓷荧光粉的制备方法，具体包括如下步骤：

（1）、以硝酸镥、硝酸铝和硝酸铈溶液为初始反应原料，进行混合得到Ce³⁺、Lu³⁺、Al³⁺离子的硝酸盐溶液，在所得Ce³⁺、Lu³⁺、Al³⁺离子的硝酸盐溶液中添加甘氨酸为燃烧助剂甘氨酸，即得到含有燃烧助剂甘氨酸的Ce³⁺、Lu³⁺、Al³⁺离子的硝酸盐溶液；

（2）、将步骤（1）所得含有燃烧助剂甘氨酸的Ce³⁺、Lu³⁺、Al³⁺离子的硝酸盐溶液在常温下磁力搅拌2h，以获得均匀溶液，将该溶液置于60℃油浴环境中磁力搅拌，直至形成粘稠的溶胶，并常温冷却；

（3）、将步骤（2）所得的溶胶置于在烘箱中，200℃保温10min，溶胶发生剧烈氧化还原反应，放出红棕色气体，然后收集所得三元阳离子的前驱粉体，在850℃马弗炉中煅烧120min，即得Ce离子掺杂的LuAG纳米粉体，即一种Ce：LuAG陶瓷荧光粉4。

将实施例3和实施例4所得的Ce：LuAG陶瓷荧光粉3和Ce：LuAG陶瓷荧光粉4分别通过XRD进行物相鉴定，结果如图3所示，其中尿素法即为实施例3所得的Ce：LuAG陶瓷荧光粉3的XRD图，甘氨酸法即为实施例4所得的Ce：LuAG陶瓷荧光粉4的XRD图，从图3中可以看出可以两种燃烧助剂所得的Ce：LuAG荧光粉已形成完整的晶化峰，特征峰与标准卡片（JCDPS：73-1368）完全对应。同样地，甘氨酸为燃烧助剂的Ce：LuAG陶瓷荧光粉的特征峰谱线强度高于尿素为燃烧助剂的，说明：采用甘氨酸为燃烧助剂有利于Ce：LuAG陶瓷荧光粉的结晶。

将实施例3和实施例4所得的Ce：LuAG陶瓷荧光粉3和Ce：LuAG陶瓷荧光粉4分别通过扫描电镜观察粉体形貌，所得SEM图如图4a、图4b所示，从图4a、图4b中可以看出实施例3和实施例4所得的Ce：LuAG陶瓷荧光粉3和Ce：LuAG陶瓷荧光粉4的颗粒边界清晰，没有出现未分解完全的“气泡”状凸出物，晶粒发育较完整，呈现为圆形和长柱状颗粒形貌，一次颗粒尺寸约为30-150nm。

将实施例3和实施例4所得的Ce：LuAG陶瓷荧光粉3和Ce：LuAG陶瓷荧光粉4分别分别通过荧光光谱仪进行表征，所得的荧光粉发射光谱如图5所示，其中尿素法即为实施例3所得的Ce：LuAG陶瓷荧光粉3的发射光谱图，甘氨酸法即为实施例4所得的Ce：LuAG陶瓷荧光粉4的发射光谱图，从图5中可以看出450nm激发的荧光发射谱呈现出涵盖480-700nm的宽带发射，中心位置在530nm左右。其中，以甘氨酸为燃烧助剂即实施例4所得的Ce：LuAG陶瓷荧光粉4的发射强度强于以尿素为燃烧助剂的实施例3所得的Ce：LuAG陶瓷荧光粉3的发射强度。

实施例5

一种三元阳离子Ce：LuAG陶瓷荧光粉的制备方法，即将均匀混合的含有燃烧助剂尿素的Ce³⁺、Lu³⁺、Al³⁺离子的硝酸盐溶液在60℃温度下，充分搅拌直至形成均匀溶胶，然后将所得溶胶控制温度为200℃保温10min后获得三元阳离子的前驱粉体，所得前驱粉体经1000℃煅烧120min，即得三元阳离子Ce：LuAG陶瓷荧光粉；

上述的含有燃烧助剂尿素的Ce³⁺、Lu³⁺、Al³⁺离子硝酸盐溶液中，Ce³⁺、Lu³⁺、Al³⁺离子和烧助剂尿素的量，按摩尔比计算，即 Ce³⁺：Lu³⁺：Al³⁺：尿素为0.015:2.985:5:20。

上述的一种三元阳离子Ce：LuAG陶瓷荧光粉的制备方法，具体包括如下步骤：

（1）、以硝酸镥、硝酸铝和硝酸铈溶液为初始反应原料，进行混合得到Ce³⁺、Lu³⁺、Al³⁺离子的硝酸盐溶液，在所得Ce³⁺、Lu³⁺、Al³⁺离子的硝酸盐溶液中添加尿素为燃烧助剂尿素，即得到含有燃烧助剂尿素的Ce³⁺、Lu³⁺、Al³⁺离子的硝酸盐溶液；

（2）、将步骤（1）所得含有燃烧助剂尿素的Ce³⁺、Lu³⁺、Al³⁺离子的硝酸盐溶液在常温下磁力搅拌2h，以获得均匀溶液，将该溶液置于60℃油浴环境中磁力搅拌，直至形成粘稠的溶胶，并常温冷却；

（3）、将步骤（2）所得的溶胶置于在烘箱中，200℃保温10min，溶胶发生剧烈氧化还原反应，放出红棕色气体，然后收集所得三元阳离子的前驱粉体，在1000℃马弗炉中煅烧120min，即得Ce离子掺杂的LuAG纳米粉体，即一种Ce：LuAG陶瓷荧光粉5。

实施例6

一种三元阳离子Ce：LuAG陶瓷荧光粉的制备方法，即将均匀混合的含有燃烧助剂甘氨酸的Ce³⁺、Lu³⁺、Al³⁺离子的硝酸盐溶液在60℃温度下，充分搅拌直至形成均匀溶胶，然后将所得溶胶控制温度为200℃保温10min后获得三元阳离子的前驱粉体，所得前驱粉体经1000℃煅烧120min，即得三元阳离子Ce：LuAG陶瓷荧光粉；

上述的含有燃烧助剂甘氨酸的Ce³⁺、Lu³⁺、Al³⁺离子硝酸盐溶液中，Ce³⁺、Lu³⁺、Al³⁺离子和燃烧助剂甘氨酸的量，按摩尔比计算，即Ce³⁺：Lu³⁺：Al³⁺：甘氨酸为0.015:2.985:5:10。

上述的一种三元阳离子Ce：LuAG陶瓷荧光粉的制备方法，具体包括如下步骤：

（1）、以硝酸镥、硝酸铝和硝酸铈溶液为初始反应原料，进行混合得到Ce³⁺、Lu³⁺、Al³⁺离子的硝酸盐溶液，在所得Ce³⁺、Lu³⁺、Al³⁺离子的硝酸盐溶液中添加甘氨酸为燃烧助剂甘氨酸，即得到含有燃烧助剂甘氨酸的Ce³⁺、Lu³⁺、Al³⁺离子的硝酸盐溶液；

（2）、将步骤（1）所得含有燃烧助剂甘氨酸的Ce³⁺、Lu³⁺、Al³⁺离子的硝酸盐溶液在常温下磁力搅拌2h，以获得均匀溶液，将该溶液置于60℃油浴环境中磁力搅拌，直至形成粘稠的溶胶，并常温冷却；

（3）、将步骤（2）所得的溶胶置于在烘箱中，200℃保温10min，溶胶发生剧烈氧化还原反应，放出红棕色气体，然后收集所得三元阳离子的前驱粉体，在1000℃马弗炉中煅烧120min，即得Ce离子掺杂的LuAG纳米粉体，即一种Ce：LuAG陶瓷荧光粉6。

将实施例5和实施例6所得的Ce：LuAG陶瓷荧光粉5和Ce：LuAG陶瓷荧光粉6分别通过XRD进行物相鉴定，结果如图6所示，其中尿素法即为实施例5所得的Ce：LuAG陶瓷荧光粉5的XRD图，甘氨酸法即为实施例6所得的Ce：LuAG陶瓷荧光粉6的XRD图，从图6中可以看出两种燃烧助剂所得的Ce：LuAG荧光粉已形成完整的晶化峰，特征峰与标准卡片（JCDPS：73-1368）完全对应。同样地，甘氨酸为燃烧助剂的特征峰谱线强度高于尿素为燃烧助剂的特征峰谱线强度，说明：采用甘氨酸为燃烧助剂有利于结晶。

将实施例5和实施例6所得的Ce：LuAG陶瓷荧光粉5和Ce：LuAG陶瓷荧光粉6分别通过扫描电镜观察粉体形貌，所得SEM图如图7a、图7b所示，从图7a、图7b中可以看出实施例5和实施例6所得的Ce：LuAG陶瓷荧光粉5和Ce：LuAG陶瓷荧光粉6的颗粒边界清晰，晶粒发育较完整。但出现了少量颗粒间的烧结“颈接”现象，呈现为圆形颗粒形貌，一次颗粒尺寸约为50-150nm。并且以尿素为燃烧助剂的实施例5所得Ce：LuAG陶瓷荧光粉5的尺寸小于以甘氨酸为燃烧助剂的实施例6所得的Ce：LuAG陶瓷荧光粉6的颗粒尺寸，烧结“颈接”现象也更为严重。

对照实施例

一种三元阳离子Ce：LuAG陶瓷荧光粉的制备方法，即将均匀混合的含有燃烧助剂柠檬酸的Ce³⁺、Lu³⁺、Al³⁺离子的硝酸盐溶液在60℃温度下，充分搅拌直至形成均匀溶胶，然后将所得溶胶在80℃下保搅拌直至形成透明凝胶，凝胶经缓慢干燥后控制温度为200℃保温10min后获得三元阳离子的前驱粉体，所得前驱粉体经1000℃煅烧120min，即得三元阳离子Ce：LuAG陶瓷荧光粉；

上述的含有燃烧助剂柠檬酸的Ce³⁺、Lu³⁺、Al³⁺离子的硝酸盐溶液中，Ce³⁺、Lu³⁺、Al³⁺离子和烧助剂柠檬酸的量，按摩尔比计算，即Ce³⁺：Lu³⁺：Al³⁺：柠檬酸为0.015:2.985:5:24。

上述的一种三元阳离子Ce：LuAG陶瓷荧光粉的制备方法，具体包括如下步骤：

（1）、以硝酸镥、硝酸铝和硝酸铈溶液为初始反应原料，进行混合得到Ce³⁺、Lu³⁺、Al³⁺离子的硝酸盐溶液，在所得Ce³⁺、Lu³⁺、Al³⁺离子的硝酸盐溶液中添加柠檬酸为燃烧助剂柠檬酸，即得到含有燃烧助剂柠檬酸的Ce³⁺、Lu³⁺、Al³⁺离子硝酸盐溶液；

（2）、将步骤（1）所得含有燃烧助剂柠檬酸的Ce³⁺、Lu³⁺、Al³⁺离子的硝酸盐溶液在常温下磁力搅拌2h，以获得均匀溶液，将该溶液置于60℃油浴环境中磁力搅拌，直至形成粘稠的溶胶后，将油浴温度提高到80℃搅拌直至形成透明凝胶，缓慢干燥获得干凝胶；

（3）、将步骤（2）所得的干凝胶置于在烘箱中，200℃保温10min，凝胶发生剧烈氧化还原反应，放出红棕色气体，然后收集所得三元阳离子的前驱粉体，在1000℃马弗炉中煅烧即得Ce离子掺杂的LuAG纳米粉体，即一种Ce：LuAG陶瓷荧光粉7。

将上述所得的Ce：LuAG陶瓷荧光粉7通过SEM观察粉体形貌，显微形貌照片如图8所示，从图8中可以看出所得的Ce：LuAG陶瓷荧光粉7的晶粒存在分散的小颗粒的同时伴有严重粉体颗粒烧结现象，其团聚程度远高于实施例5和实施例6所得的Ce：LuAG陶瓷荧光粉5和荧光粉6。

综上所述，本发明的一种三元阳离子Ce：LuAG陶瓷荧光粉的制备方法，结合了溶胶凝胶和燃烧合成两者的优势，该方法无需固相球磨、高温煅烧粉体、凝胶化等复杂工艺条件，即在室温-100℃范围内，经一步合成煅烧即可获得Ce：LuAG荧光粉体。

以上所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。

Claims (2)

1.一种三元阳离子Ce：LuAG陶瓷荧光粉的制备方法，其特征在于将均匀混合了燃烧助剂尿素或甘氨酸的Ce³⁺、Lu³⁺、Al³⁺离子硝酸盐溶液在60℃温度下，充分搅拌直至形成均匀溶胶，然后将所得溶胶控制温度为200℃保温10min后即获得三元阳离子的前驱粉体，所得三元阳离子的前驱粉体经700-1000℃煅烧120min，即得三元阳离子Ce：LuAG陶瓷荧光粉；

上述的含有燃烧助剂尿素的Ce³⁺、Lu³⁺、Al³⁺离子硝酸盐溶液中，Ce³⁺、Lu³⁺、Al³⁺离子和燃烧助剂尿素的量，按摩尔比计算，即 Ce³⁺:Lu³⁺: Al³⁺:尿素为 0.015:2.985：5:20；

上述的含有燃烧助剂甘氨酸的Ce³⁺、Lu³⁺、Al³⁺离子硝酸盐溶液中，Ce³⁺、Lu³⁺、Al³⁺离子和燃烧助剂甘氨酸的量，按摩尔比计算，即Ce³⁺:Lu³⁺: Al³⁺:甘氨酸为 0.015:2.985：5:10。

2.如权利要求1所述的一种三元阳离子Ce：LuAG陶瓷荧光粉的制备方法，其特征在于具体包括如下步骤：

（1）、以硝酸镥、硝酸铝和硝酸铈溶液为初始反应原料，进行混合得到Ce³⁺、Lu³⁺、Al³⁺离子的硝酸盐溶液，在所得Ce³⁺、Lu³⁺、Al³⁺离子的硝酸盐溶液中添加燃烧助剂，即得到含有燃烧助剂的Ce³⁺、Lu³⁺、Al³⁺离子的硝酸盐溶液；

（2）、将步骤（1）所得含有燃烧助剂的Ce³⁺、Lu³⁺、Al³⁺离子的硝酸盐溶液在常温下磁力搅拌2h，以获得均匀溶液，将该溶液置于60℃油浴环境中磁力搅拌，直至形成粘稠的溶胶，并常温冷却；

（3）、将步骤（2）所得的溶胶置于烘箱中，200℃保温10min，得到的三元阳离子的前驱粉体在700-1000℃马弗炉中煅烧120min，即得三元阳离子Ce：LuAG陶瓷荧光粉。