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第 50 卷 第 3 期2021 年 3月Vol.50 No.3Mar.2021化工技术与开发Technology & Development of Chemical Industry不同燃烧剂对合成YAG:Ce 3+黄色荧光粉的影响研究孙 艳，温昊璋，周清华，何 伊，娄三钢（四川轻化工大学化学工程学院，四川 自贡 643000）摘 要：本文采用燃烧法，分别选取尿素、甘氨酸和柠檬酸作为燃烧剂，成功合成了YAG:Ce 3+黄色荧光粉。
采用XRD和PL光谱分析，研究了不同燃烧剂对荧光粉结构及荧光性能的影响。
结果表明，所有样品均为纯相的Y 3Al 5O 12，以尿素作为燃烧剂时，合成的荧光粉的结晶性最好，荧光强度最强。
YAG:Ce 3+荧光粉可被450 nm的蓝光激发，发出530 nm的黄绿光，是一种可在白光LED中匹配蓝光InGaN芯片的高效荧光粉。
关键词：燃烧法；YAG:Ce 3+；白光LED中图分类号：TB 34 文献标识码：A 文章编号：1671-9905(2021)03-0015-03收稿日期：2020-12-151967年Blasse and Brill 制备出Y 3Al 5O 12:Ce 3+（下文简写为YAG:Ce 3+）黄色荧光粉，并将其作为阴极射线管照明用荧光粉进行推广应用，并指出当使用蓝光激发时，该荧光粉在黄色光区有发射。
YAG:Ce 3+荧光粉以其量子效率高、化学和热稳定性好、机械强度高、光学性能优良等优点，在诸多领域有广泛的应用[1]。
1993年，日亚公司在GaN 蓝光芯片上涂覆YAG:Ce 3+黄色荧光粉获得白光，自此开启了白光LED 照明的新时代[2]。
目前商业上制备YAG:Ce 3+黄色荧光粉的方法为高温固相法。
该方法的操作简单，但是反应温度高(＞1600℃)，反应时间长(大于5h)，消耗大量的能量，最终得到的产品颗粒较大，且有团聚现象[3]。
近年来，研究者开发了共沉淀法、溶胶凝胶法、燃烧法等制备YAG:Ce 3+的新方法，其中燃烧法因反应时间短、成相温度低等优势，受到广泛关注[4-5]。
高温固相法制备高效YAG荧光粉及性能表征一、引言由于石油、煤炭等传统化石能源枯竭，同时新的能源生产供应体系又未能完全及时建立，在交通运输、金融业、工商业等方面造成了一系列的能源危机，这严重阻碍了世界经济发展，因此节能减排已经成为当今全球经济发展关注的焦点，发展低碳环保经济已成全球共识。
正是在这样的背景下，白光LED由于其节能、环保、寿命长等诸多优点在近几年获得了快速发展，在全世界大放异彩。
白光LED是一种将电能直接转换为白光的固态半导体照明器件，突破了白炽灯钨丝发光与节能灯三基色荧光粉发光的原理，光谱几乎全部集中于可见光频段，具有效率高、体积小、寿命长、安全、低电压、节能、环保等诸多优点，被人们看成是继白炽灯、荧光灯、高压气体放电灯之后第四代照明光源，被誉为21世纪新固体光源时代的革命性技术，已经在手机与LCD等背光源、室外景观照明、室内装饰照明、户外显示屏、交通信号灯、汽车照明、安全照明等领域得到广泛应用。
目前，白光LED的实现方法主要包括以下三种：（1）通过LED红绿蓝的三基色多芯片组合发光合成白光。
其优点是效率高、色温可控、显色性较好；缺点是三基色光衰不同导致色温不稳定、控制电路较复杂、成本较高。
（2）蓝光LED 芯片激发黄色荧光粉，由LED芯片发射的蓝光和荧光粉发出的黄绿光合成白光，为改善显色性能还可以在其中加入少量红色荧光粉或同时加适量绿色、红色荧光粉。
其优点是发光效率高、制备工艺简单、温度稳定性较好、显色性较好；缺点是出光一致性相对较差、色温随出光角度变化而变化。
（3）紫外光LED芯片激发荧光粉发出三基色光合成白光。
其优点是显色性好；缺点是目前LED芯片效率较低，且有紫外光泄漏对人眼造成伤害问题，荧光粉温度稳定性问题亦有待解决。
因此，蓝光LED芯片搭配黄色Y AG荧光粉是目前业界公认效率最佳的白光LED实现方式，而欧司朗光电半导体所发展的以蓝光LED芯片搭配黄色TAG 荧光粉表现则较为逊色。
【摘 要】以硝酸铝、氧化钇、氧化钆、氧化镧及硝酸铈为原料，尿素为燃烧剂，硝酸为溶剂，采用低温燃烧法制备了Gd 3+或La 3+掺杂YAG ∶Ce 3+粉体。
利用XRD、光谱分析等分析方法研究了热处理温度、Gd 3+或La 3+掺杂量等因素对粉体的晶体结构、激发光谱和发射光谱的影响。
结果表明：随Gd 3+或La 3+掺杂量的增加，粉体的发射光谱峰值红移幅度增大，发射强度略有降低，掺杂Gd 3+粉体的发射光谱峰值最大红移18nm；掺杂La 3+粉体的发射光谱峰值最大红移14nm。
【关键词】低温燃烧法，稀土离子掺杂，YAG ∶Ce 3+粉体，发射光谱中图分类号:O614.33 文献标识码：A引 言发光二极管简称LED，是一种半导体固体发光器件，可以直接发出红、黄、蓝、绿、青、橙、紫等单色光。
与普通电光源相比，LED 具有寿命长、效率高、节能、环保等优点，被视为21世纪的绿色照明光源而引起世界各国的重视[1,2]。
白光LED 是利用发射波长为465nm 的蓝光LED 和在蓝光激发下发射黄光的铈掺杂钇铝石榴石荧光粉（简写为YAG ∶Ce 3+）组成。
虽然YAG ∶Ce 3+能有效地吸收蓝光发射黄光并与透射的蓝光组成白光，但存在着由于红光不足而显色性稍差的问题。
目前研究较多的是在高温固相反应法合成过程中，通过掺杂稀土离子（Pr 3+、Sm 3+等）改性使YAG ∶Ce 3+荧光粉发射波长红移，以增加红色成分[3-5]。
但是高温固相反应法存在合成温度高、发光强度和显色性不好等缺点[6]。
低温燃烧法具有制备温度低、反应速度快、合成效率高、产物纯度高、晶粒细小而均匀等优点[7]。
本研究采用低温燃烧法制备Gd 3+或La 3+掺杂YAG ∶Ce 3+粉体，并对其发光性能进行了研究。
1 实 验1.1 实验原料及实验设计以纯度为99.99%的Y 2O 3、Gd 2O 3和La 2O 3，纯度为99%的Al(NO 3)3·9H 2O 和Ce(NO 3)3·6H 2O 为原料，分析纯浓硝酸为溶剂，尿素为燃烧剂。
《氧化物红色荧光粉的合成及光致发光特性研究》篇一一、引言随着照明技术的快速发展，荧光粉作为一种重要的发光材料，在显示、照明、生物成像等领域具有广泛的应用。
其中，氧化物红色荧光粉因其优异的发光性能和良好的化学稳定性，受到了广泛关注。
本文旨在研究氧化物红色荧光粉的合成方法及其光致发光特性，为实际应用提供理论依据。
二、文献综述近年来，氧化物红色荧光粉的合成及性能研究取得了重要进展。
研究人员通过改变合成方法、掺杂元素及调整反应条件等方式，实现了荧光粉的优化。
在众多氧化物红色荧光粉中，YAG:Ce3+因其高亮度和良好的稳定性成为研究热点。
然而，其仍存在色纯度不足等问题，需要进一步研究优化。
三、实验方法（一）材料与试剂本实验选用合适的氧化物原料和掺杂剂，如Y2O3、Al2O3、CeO2等。
所有试剂均需经过高纯度处理，确保实验结果的准确性。
（二）合成方法采用高温固相法合成氧化物红色荧光粉。
将原料按照一定比例混合、研磨后，在高温炉中进行煅烧，然后进行冷却、研磨得到荧光粉。
（三）表征方法采用X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、光谱仪等手段对合成产物进行表征，分析其晶体结构、形貌及光致发光性能。
四、实验结果与讨论（一）合成条件对荧光粉性能的影响实验发现，煅烧温度、原料比例及掺杂浓度等因素对荧光粉的性能有显著影响。
适当提高煅烧温度有助于提高产物的结晶度和发光强度；优化原料比例和掺杂浓度则有助于提高荧光粉的色纯度。
（二）光致发光特性分析通过光谱仪分析，发现合成的氧化物红色荧光粉具有较高的发光亮度和良好的色纯度。
其激发光谱和发射光谱均表现出良好的对称性，表明荧光粉具有较高的能量利用率和较低的能量损失。
此外，荧光粉的余辉时间较长，适用于长时间照明应用。
（三）与其他荧光粉的性能比较将本实验合成的氧化物红色荧光粉与YAG:Ce3+等荧光粉进行性能比较，发现本实验合成的荧光粉在发光亮度、色纯度和稳定性等方面具有明显优势。
精选文档精选文档YAG：Ce”，Ln3+与YAG：Eu3+超细荧光粉的制备及发光性能研究摘要本文阐述了白光LED的基本原理，荧光粉的发展及制备方法；介绍了稀土元素的发光原理，并对YAG：Ce3+，Ln3+(Ln3+=pr3+，Eu3+)和YAG：Eu3+荧光粉的发光性能进行了研究。
本文分别采用共沉淀法和胶束辅助的共沉淀法合成了YAG：Ce3+，Ln计(Ln3+=pr3+。
Eu3+)和YAG：Eu3+两大类荧光粉，利用X射线衍射仪、透射电子显微镜、荧光光谱仪对样品的结构、形貌及发光性能进行了表征。
YAG：Ce3+，Ln 酣(Ln3+=P，．Eu3+)荧光粉是白光LED用光转换荧光粉；YAG：Eu”是一种优良的红色荧光粉，可应用于阴极射线管、高压汞灯和等离子平板显示器以及白光LED 等领域。
以NH4HC03溶液为沉淀剂，采用共沉淀法制备了前驱体，在氩气气氛中经12000C烧结3 h合成了Y2．94-xCexPro．o斜5012(YAG：Ce3+，pr3+)粉体。
结果表明：所得粉体为体心立方相Y3A15012：Ce3+，Pr3+。
粉体颗粒团聚成珊瑚虫形。
YAG：Ce"，rim和450．470姗Pr3+粉体的激发光谱有三个激发带，峰值分别位于290 nn3，342处。
用290 nm的紫外线激发YAG：Ce3+，pr3+粉体，出现了四个发射带，峰值分别位于386 iln3，489衄，535 11IIl和612 niii。
而用460 nlrl的蓝光激发YAG：Ce”，P，+粉体，则出现两个发射带，峰值分别位于535 nnl和612 nm。
对YAG：Ce3+，P，+中Ce3+与pr3+之间发生的能量转移进行了讨论。
采用共沉淀法制备了YAG：Ce3+，Eu”前驱体，经12000C烧结得到的荧光粉为体一t5,立方YAG相，样品呈珊瑚虫形；对其发光性能的研究可知，YAG：Ce"，Eu计甫两个激发带，峰值分别位于340 nnl和450．470 IⅡn处‘'__其中最强的激发峰位于一468衄处。
EDTA络合溶胶-凝胶法合成YAG：Ce黄色荧光粉及其性能李友凤;刘国清;漆斌;周虎;姜绮梦【摘要】以金属硝酸盐为原料，乙二胺四乙酸(EDTA)为络合剂，采用溶胶-凝胶法制备YAG：Ce黄色荧光粉，利用X射线衍射仪、扫描电镜、荧光分光光度计等检测方法研究制备过程工艺参数对粉体结构、形貌和发光性能的影响。
结果表明：EDTA络合所得的凝胶经1000℃煅烧就得到纯的钇铝石榴石相(YAG)，其晶相转变温度比柠檬酸(CA)络合剂溶胶-凝胶法的降低约200℃，且所得YAG：Ce荧光粉的发光强度随着煅烧温度升高而增大；凝胶经1500℃高温煅烧所得荧光粉的发光强度比柠檬酸(CA)络合剂的提高66.2%，这是由粉体结晶度好、颗粒形貌更规整、呈球形且尺寸更加均匀所致；在原料液中添加Na2SO4-K2SO4复合熔盐后，凝胶经1500℃煅烧后所得荧光粉发光强度比采用非熔盐法所得荧光粉的增大约10%。
%Ce-doped Y3Al5O12 (YAG:Ce) yellow phosphors were synthesized by sol-gel method using metal nitrate as raw materials and ethylene diamine tetraacetic acid (EDTA) as complexing agent. The effects of process parameters on the powder structure, morphology and photoluminescence were characterized by X-ray diffractometry, scanning electron microscopy and fluorescence spectrophotometry, respectively. The results show that the pure YAG phase can be prepared by firing gel at 1000℃ for 2 h. Compared with the citric acid (CA) complexing agent sol-gel method, the YAG phase transition temperature of the gel with the EDTA complexing agent sol-gel method can be decreased by about 200℃. The luminescent intensity of the YAG:Ce phosphors increases as the heat temperature increasing because of phosphor with good crystalline andmore regular spherical particle. When the gel is sintered at 1500℃, the luminescent intensity of the phosphor improves by 66.2% than that of phosphor with citric acid complexing agent, and the luminescent intensity of the phosphor with Na2SO4 -K2SO4 composite molten salt in reaction liquid can be increased by 10% than that prepared without molten salt method.【期刊名称】《中国有色金属学报》【年(卷),期】2014(000)004【总页数】7页(P1001-1007)【关键词】YAG:Ce;EDTA络合剂;溶胶-凝胶法;发光性能【作者】李友凤;刘国清;漆斌;周虎;姜绮梦【作者单位】湖南科技大学化学化工学院，湘潭 411201; 湖南科技大学理论化学与分子模拟省部共建教育部重点实验室，湘潭411201; 中南大学粉末冶金研究院，长沙 410083;湖南科技大学化学化工学院，湘潭 411201; 湖南科技大学理论化学与分子模拟省部共建教育部重点实验室，湘潭 411201;湖南科技大学化学化工学院，湘潭411201; 湖南科技大学理论化学与分子模拟省部共建教育部重点实验室，湘潭 411201;湖南科技大学化学化工学院，湘潭 411201; 湖南科技大学理论化学与分子模拟省部共建教育部重点实验室，湘潭 411201;湖南科技大学化学化工学院，湘潭411201; 湖南科技大学理论化学与分子模拟省部共建教育部重点实验室，湘潭 411201【正文语种】中文【中图分类】TQ031荧光粉是一种无机光致发光材料，现已成为信息显示、照明光源和光电器件等领域中的支撑材料。
YAG:Ce3+荧光粉的高温固相合成及发光性能摘要主要介绍了YAG：Ce3+荧光粉制备技术的现状，叙述了目前制备中用的较多溶胶-凝胶法、沉淀法、燃烧法、固相法等几种方法的进展，并进行优缺点的比较。
并采用高温固相法合成Y3-x Al5O12:xCe3+（x=0.05~0.9）荧光粉,研究了Ce3+浓度、助燃剂、灼烧温度、灼烧时间等对样品发光性能的影响。
结果表明，以Al(OH)3为原料，采用氟化物助熔剂可以获得颗粒细小均匀的荧光粉，最佳掺杂Ce3+的浓度及烧结温度分别为2%和1400℃；此外，发射波长有红移现象，此更符合现代固态照明对色度的需要，研究结果对荧光粉的生产具有一定意义。
关键词：YAG：Ce3+；荧光粉；制备；高温固相合成法；LEDHigh-temperature Solid State Reaction Method and Characterization of YAG：Ce3+ PhosphorAbstractThe progress of preparation for YAG：Ce3+ phosphor is summarized systemically. Several prevalent methods used for production of YAG：Ce3+phosphor, such as sol-gel method, precipitation method, solid-state method and combustion synthesis are introduced in detail and their advantages and disadvantages are pointed out. The Y3-x Al5O12:xCe3+（x=0.05~0.9）phosphor was synthesized by high-temperature solid state reaction method. The influence of Ce3+ contents, various fluoride fluxing agents, sintering temperature and sintering time on the luminescence properties of the samples were investigated. The results indicated that phosphor sample with uniform particle size were obtained with as the starting material and some fluorides fluxing agents. Furthermore, the optimal concentration of Ce3+ and the optimal sintering temperature were found to be 2% and 1400℃, respectively. In addition, the emission wavelength shifted to the red direction, which would meet the solid-state white lighting requirements of chromaticity. The results are significant to the production of phosphors.Key words: YAG：Ce3+；phosphors；preparation；high-temperature solid state reaction method；LED目录1 引言 (1)2 YAG：Ce3+荧光粉的制备方法 (2)2.1 高温固相法 (2)2.2溶胶-凝胶法 (3)2.3沉淀法 (3)2.4燃烧法 (3)3 各种制备方法的优缺点对比 (4)4 结果与讨论 (5)4.1 Ce3+掺杂量对样品发光性能的影响 (5)4.2 灼烧温度和时间对样品发光性能的影响 (5)4.3 结论 (6)5 白光用YAG：Ce3+荧光粉展望 (7)参考文献1 引言1964年Geusic等发现了钇铝石榴石（Yttrium aluminum garnet，Y3A15O12，YAG）晶,其特殊的激光光学性质引起了科学家们的广泛兴趣。
20世纪70年代，科学家们在YAG晶体中引入稀土激活剂铈离子（Ce3+），发现原本白色的粉体变成了黄色，并且在可见光的激发下呈现出强的黄色荧光。
随着白光LED的出现及发展YAG：Ce3+逐渐得到了LED产业的青睐。
白光 LED 作为照明光源与传统照明光源相比具有体积小、能耗少、寿命长、无污染等许多优点，在汽车灯、交通信号灯、LCD背光源、室内照明、路灯等领域具有广阔的应用前景[1-3]，被喻为第四代照明光源，成为当前照明技术的重要发展趋势。
当前，技术成熟的白光LED制作方法是用InGaN/GaN 基LED管芯发出激发YAG：Ce荧光粉，芯片发出的蓝光与荧光粉发出的黄光组合形成白光YAG：Ce荧光粉的发光性能对白光LED器件的性能有重要影响，因此，关于YAG：Ce荧光粉制备方法的研究成为白光 ERF 荧光粉研究的热点之一。
高温固相反应法制备荧光粉具有发光效率高、生产效率高、设备简单、操作方便，所获微粒的品质质量优良、表面缺陷少等优点，是商用荧光粉的主要制备方法，是合成荧光粉最早和最多的方法。
但是，由于在高温下长时间灼烧往往导致荧光粉颗粒粗大，使用时往往需二次球磨，这一过程将大大降低荧光粉的发光亮度，同时又导致能源的浪费。
因而，不需球磨、颗粒小、发光强度高的荧光粉的制备工艺成为荧光粉生产的关键技术[4]。
本实验采用高温固相反应法制备YAG：Ce3+荧光粉，研究了Ce3+浓度、灼烧温度、时间、助熔剂等对样品发光性能的影响，获得了颗粒度均匀、发光性能优良的YAG：Ce3+荧光粉，对实际生产具有重要意义。
2 YAG：Ce3+荧光粉的制备方法2.1 高温固相法采用高温固相法合成YAG：Ce3+荧光粉，反应条件不同，合成的荧光粉的发光效果也不一样，因此要结合生产实际，优化出最佳反应条件。
将影响发光效果的各种因素的量制成标准化计量表来安排试验"并对试验结果进行计算分析，最终达到大幅度减少试验次数的基础上优选出最佳的实验方案。
不仅试验周期可大大缩短"而且又不会降低试验的可信度。
查阅相关资料YAG：Ce3+荧光粉在烧结时间为2~6h，Ce3+掺杂量为0.02~0.01mol，温度在1400℃以上有发光[5]。
按照化学式Y3-x Al5O12：xCe3+（x=0.05~0.09）的计量比，称取Y2O3(99.99%)和CeO2（99.99%），加入适量的氟化物（NaF、KF、MgF2、BaF2、AlF3）作为助燃剂，在玛瑙研钵中充分混合研磨后，放入刚玉坩埚在原气氛中于1300~1400℃灼烧1~4h,停止加热迅速冷却，得到荧光粉样品。
2.2 溶胶-凝胶法将Y(NO3)·6H2O、Ce(NO3) ·6H2O、γ-AlOOH以固定的配比加入到离子水中形成一定浓度的溶液，通过硝酸调节其pH=1，形成溶液，真空干燥24h后，在不同温度煅烧制备出YAG：Ce3+荧光粉，发现在其溶胶-凝胶体系中加入纳米拟薄水铝石威力可降低荧光粉的烧成温度，并且可以得到结晶性能优异，粒径分布在1~3μm的荧光粉[6]。
2.3 化学沉淀法以Y(NO3)·3H2O、Al(NO3) ·9H2O、Ce(NO3)3·6H2O和NH4HCO3为原料，通过共沉淀法和非均匀沉淀法制备的荧光粉具有较高的发射强度，而煅烧温度低于1340℃时，通过均匀沉淀法制备的荧光粉具有较高的发射强度。
Kai Zhang等采用共沉淀法通过NH4HCO3(AHC)2和NH3·H2O(AW)两种不同的沉淀剂分别制备出YAG：Ce3+荧光粉。
结果表明，以NH3·H2O为沉淀及合成的先驱物经YAlO3相后，在1000℃形成YAG：Ce3+荧光粉，色散度较好；以NH4HCO3为沉降物在900℃的成YAG：Ce3+荧光粉；同时在相同温度烧成后由于其形成较大比表面积和Ce3+损耗，以NH3·H2O为沉淀物合成的YAG：Ce3+荧光粉发射强度较高[7]。
2.4 燃烧法以Al（NO3）3·9H2O、Y(NO3)3·6H2O、Ce（NO3）3·6H2O及CO(NH2)2为原料，通过微波诱导燃烧合成法在较低的温度合成了YAG：Ce3+荧光粉，相对于固相法合成温度显著降低，而且所制备的荧光粉可以在适当温度下通过过热吃力来提高发射强度。
通过低温自蔓延燃烧法合成粒度均匀的YAG：Ce3+荧光粉,研究表明，Ce的掺杂量对荧光粉的性能影响很大。
激发和发射光谱的峰值和峰型不随Ce变化，但激发和发射光谱的强度随之变化[8]。
3各种制备方法的优缺点对比4 高温固相法制备YAG：Ce3+荧光粉讨论4.1 Ce3+掺杂量对样品发光性能的影响图 1a于1b分别为不同Ce3+掺杂量YAG：Ce3+样品的发射光谱和激发光谱，激发波长为460mm，由1a可见，样品的发射峰是峰值位于530nm附近的宽带谱，半峰宽约为70nm，是Ce3+的5d→4f特征跃迁所致，表明所合成的YAG：Ce3+荧光粉可被发射波长在460nm附近的InGaN/GaN蓝光LED有效激发，发射出黄光，芯片发出的蓝光和黄光组合从而产生白光。
图1b可见，样品的激发光谱为双峰结构，短波激发峰位于近紫外341nm处，长波激发峰位于可见光区465nm处，且长波长激发峰强度明显高于短波长激发峰强度。
Ce3+的4f能级因自旋耦合而劈裂为两个光谱支项[9]，341nm处的激发峰是由2F5/2→5d的跃迁产生，465nm处的激发峰是由2F7/2→5d的跃迁产生，且2F7/2→5d跃迁的几率大。
由发射光谱和激发光谱可以见：样品的发射和激发光谱的峰形#峰值基本不随Ce3+的掺杂量x的改变而变化，但相对强度随Ce3+含量x的增加，呈先增强后减弱的趋势，当x=0.5时，相对强度达到最大值，Ce3+含量大于0.5出现的发光强度下降现象是由浓度猝灭效应引起的。
图1 不同Ce3+掺杂Y3-x Al5O12:xCe3+的发射光谱（a）和激发光谱（b）4.2 灼烧温度和时间对样品发光性能的影响图3为分别在1300℃和1350℃和1400℃下保温3h制备的Y2.5Al5O：0.5Ce3+荧光粉样品的发射光谱，可见，1350℃灼烧样品的发光强度比1300℃灼烧样品的有较大提高1400℃灼烧样品的发光强度与1300℃的相差不大，表明1350保温 3h 即可获得较为完善的晶体结构。
