[发明专利]一种发光二极管用黄色荧光粉的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于铝酸盐发光材料及其制备方法，尤其涉及一种发光二极管用黄色荧光粉的制备方法。

背景技术

本发明涉及的黄色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。

传统的制备黄色荧光粉的方法为高温固相反应法。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。

中国专利CN1827734A中制备的蓝光发光二极管用黄色荧光粉，采用Y₂O₃、Al₂O₃、CeO₂为原料，BaF₂、AlF₃或它们的混合物作为助熔剂充分混合后灼烧，然后在氢氮混合气流中还原或直接将充分混合后的原料和助熔剂于混合气流中灼烧还原。制得的荧光粉在亮度方面性能良好，但是合成温度比较高；灼烧制得样品颗粒较粗，需对产品进行球磨后处理，从而大大降低了产品的发光效率。

中国专利CN101126024A中制备的一种白光发光二极管用荧光粉。采用所需各金属氧化物粉体作为原料，将这些反应原料混合均匀后，得到反应前躯体。向其中添加反应助剂，经两次高温还原就得到所需的粉体。经过两步高温还原法合成制备的荧光粉，具有结晶度高，发光亮度高且粒径分布合适。但是合成中高温还原的过程中，特别是二次高温还原过程中，需采用1500℃以上的高温，且保温时间达6h以上，消耗能量较大。在工业化生产中，高温法合成产品生产设备易容易损坏。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中颗粒粗、硬度大及发光率不高和合成温度高、耗能大等问题，提供一种采用溶胶-凝胶法(sol-gol)和微波法，以金属硝酸盐为原料，铈离子做激活剂，柠檬酸为络合剂，制备Y₃Al₅O₁₂:Ce³⁺黄色荧光粉的方法。

为了达到上述目的采用以下方案：以Y、Al的氧化物或Y、Al的硝酸盐为原料，以Ce的氧化物或硝酸盐为激活剂，称取Y、Al、Ce的氧化物或Y、Al、Ce的硝酸盐，将Y、Al、Ce的氧化物溶于硝酸或Y、Al、Ce的硝酸盐溶于硝酸或水中制成Y、Al、Ce的硝酸盐；在Y、Al、Ce的硝酸盐溶液中加入柠檬酸，混合均匀；混合液于80～85℃水浴中搅拌至形成前驱物或将混合液置于家用微波炉中加热得到前驱物，加热功率在120W～385W，加热时间在2min～4min；将生成的前驱物放入120℃真空干燥箱中干燥12～24h，使水分挥发同时放出气体，样品变成干凝胶；取出干凝胶，在研钵中研碎后，在700～1200℃下于高温电阻炉中烧结并保温1～4h制得样品。

所述称取Y、Al、Ce的氧化物或Y、Al、Ce的硝酸盐，其中金属离子的物质的量比为Y∶Al∶Ce＝3-x∶5∶x，其中x在0.04～0.07。

所述加入柠檬酸的量为，柠檬酸与Y、Al、Ce三种金属离子的总量按物质的量比为1∶0.5～2。

所述的Y、Al、Ce的氧化物或它们的硝酸盐需进行精选和浓度控制，其中Y₂O₃或Y(NO₃)₃·6H₂O，纯度≥99.99％；CeO₂或Ce(NO₃)₃·6H₂O，纯度≥99.99％；Al₂O₃或Al(NO₃)₃·9H₂O，纯度≥99％。

所述干凝胶在玛瑙研钵中研碎后于高温电阻炉中在800℃～1200℃下烧结制得样品。

反应过程中，使用CeO₂做激活剂，烧制干凝胶时要使用还原气氛。