第十一章 荧光粉制备
荧光粉合成方法研究
荧光粉合成方法研究1 研究背景 (1)2 荧光粉合成方法 (1)3 稀土元素及其发光性质 (3)4荧光粉发光机理 (3)1 研究背景白光LED因其具有工作电压低、发光响应快、耗电量少、体积小、寿命长、性能稳定、耐震性强等优点，目前以广泛应用于显示屏、灯饰、光源及检测、医学、化学、生物等领域。
此外，随着全球环境的恶化、能源的枯竭、资源的紧缺，这种兼备诸多优点的白光LED更引起了各国政府和众多公司的高度重视。
白光是一种复合光，人眼可视范围的白光需要至少两种波长以上光组合而成。
白光LED一般可以分为以下三类：荧光转换型、多芯片组合型，单芯片多量子阱型。
从目前的发展趋势、可行性、使用性和商品化方面考虑，荧光转换型更具有一定的优势。
至今，采用蓝光、紫光或UV-LED配合荧光粉的技术已经相对成熟。
但用于LED的红色荧光粉仍然存在发光强度低、不稳定、光衰大等缺点，从而导致显色指数不高、寿命短等问题，一种更为理想的红色荧光粉还有待研发。
2 荧光粉合成方法目前工业上荧光粉的制备大多采用高温固相法，但该方法反应温度高、反应时间长，团聚现象严重，难以获得粒径较小、分散性好的荧光粉体。
此外，煅烧后产物结团块严重，需机械研磨，从而导致荧光粉晶粒产生晶型缺陷，增加无辐射发光中心，也可能在晶体表面形成一层无定型不发光薄膜，很大程度上降低了荧光粉的发光效率。
所以，这些问题的解决还需要更做更多的研究。
众所周知，合成方法对荧光粉的理化性能影响很大，目前人们常用的制备方法有：高温固相法、溶胶凝胶法、微波辐射法、燃烧法、水热合成法、喷雾热解法和化学共沉淀法等。
①高温固相法：目前为止，荧光粉的合成使用最多的方法就是高温固相法。
它是将合成物质的原料按一定化学计量比进行称量，往往一并加入定量的助溶剂、电荷补偿剂充分混合研磨均匀，然后在一定的条件(如温度、时间等)下进行焙烧而得的产品，再经粉碎、过筛等处理即可得所需产物。
此方法在原料配比、条件控制、助溶剂选择等诸多方面已日趋成熟，容易实现粉体的批量生产，也因此得到广泛的应用。
高温固相反应制备荧光粉材料
高温固相反应制备荧光粉材料东南大学材料科学与工程实验报告共页，第页东南大学材料科学与工程实验报告一、实验目的1、初步掌握高温固相法制备荧光粉的工艺；2、了解影响荧光粉性能的因素。
二、实验原理荧光粉材料是指激发源（紫外光、阴极射线等）激发下能产生可见荧光的一类功能材料。
荧光粉材料的制备有很多方法，如高温固相反应、燃烧法、溶胶凝胶法、共沉法，燃烧法和微波辅助加热等。
其中高温固相反应法合成荧光粉材料的合成工艺比较成熟，能保证形成良好的晶体结构，而且适于大规模工业化生产，在实际生产中应用最为广泛。
高温固相反应制备荧光粉样品包括配料、混料、灼热还原、破碎、分级等几个步骤。
即将反应原料按一定化学计量比称量，并加入适量的助溶剂混合均匀，然后在高温下烧结合成（或还原），经粉碎、过筛得到一定粒度的荧光粉材料。
高温固相反应为多种固态反应物参加的多固态反应，反应的进行通过高温下各种离子之间的互扩散、迁移来完成。
扩散的助动力是晶体中的缺陷和各种离子化学势，扩散的外部条件是温度和反应物之间的充分接触。
因此反应之前应将反应物研磨至很碎的细颗粒，并使它们混合均匀，以期使反应物之间有最大的接触面积和最短的扩散距离。
高的灼烧温度是为了加快反应物离子的迁移速率。
值得注意的是，即使将反应物碾碎至10μm，其中仍含有一万个晶胞，另一种反应物离子需要扩散迁移通过一万个晶胞才能反应。
为了促进高温固相反应，使之容易进行，可采用在反应物中加入助溶剂。
助熔剂熔点较低，在高温下熔融，可以提供一个半流动的环境，有利于反应物之间的互扩散，有利于产物的晶化。
本实验以ZnSiO4：Mn绿色荧光粉材料作为实验对象，ZnSiO4：Mn绿粉在紫外光激光下发光效率高、色品纯正，主要应用于等离子显示器、紧凑型荧光灯、CCFL荧光灯中。
东南大学材料科学与工程实验报告共页，第页三、实验设备及材料1．实验设备：高温箱式炉、电子天平、混料瓶、刚玉坩埚、研钵和尼龙网筛等。
2．实验药品：氧化硅，氧化锌，碳酸锰和氟化锌。
青色LED用荧光粉的制备与应用
青色LED用荧光粉的制备与应用1. 引言青色LED（Light Emitting Diode）作为一种重要的光电器件，在照明、显示等领域具有广泛的应用。
荧光粉被广泛应用于青色LED的制备中，可以提升其光电性能和发光效果。
本文旨在介绍青色LED用荧光粉的制备方法以及在实际应用中的一些技术要点。
2. 青色LED用荧光粉的制备方法青色LED用荧光粉的制备主要包括荧光粉的原料选择、制备工艺和后处理等环节。
2.1 荧光粉的原料选择荧光粉的原料选择对青色LED的发光效果和色彩稳定性具有重要影响。
通常选择具有良好发光性能、高稳定性和优异的光电特性的荧光粉原料。
2.2 制备工艺荧光粉的制备工艺主要包括物料混合、粉碎和分级、固相反应等步骤。
具体制备工艺可以根据实际需求进行调整和优化。
2.3 后处理荧光粉的后处理是为了提高其发光效果和稳定性。
常见的后处理方法包括烧结、表面修饰和混合等步骤。
3. 青色LED用荧光粉的应用技术要点在实际应用中，使用青色LED荧光粉需要注意以下技术要点：3.1 光学性能调控通过调控荧光粉的组成和粒径，可以实现对青色LED的光学性能的调控。
可以根据实际需求选择合适的荧光粉制备方法和后处理工艺，以实现对LED发光颜色和色温的控制。
3.2 荧光粉和LED的匹配荧光粉的选择应考虑与LED器件的光谱性质相匹配。
合理选择荧光粉的颗粒大小和分布，可以提高荧光粉和LED之间的能量转移效率，从而提高LED的发光亮度和效率。
3.3 荧光粉的稳定性荧光粉的稳定性对青色LED的寿命和性能稳定性有着关键影响。
在荧光粉制备过程中，应注重对其稳定性的控制，并优化制备工艺和后处理方法，以提升青色LED的长期稳定性。
4. 结论青色LED用荧光粉的制备和应用是提升LED光电性能和发光效果的重要技术手段。
通过合理的荧光粉选择、制备工艺和后处理方法，并注意光学性能调控、荧光粉和LED的匹配以及荧光粉的稳定性，可以实现青色LED的优化制备和应用。
荧光粉的制作方法
荧光粉的制作方法1. 荧光粉的定义和用途荧光粉是一种能够在光照条件下吸收能量并在暗处发出荧光的物质。
它被广泛用于荧光灯、涂料、油墨、塑料制品等行业中，用于增加产品的亮度和色彩鲜艳度。
2. 荧光粉的成分荧光粉的成分主要包括荧光剂和载体。
荧光剂是指能够吸收电磁波能量并发出荧光的化合物，比如钙钛矿和稀土元素。
载体则是将荧光剂稀释并固定在其中的物质，常用的载体包括有机树脂和各类粉体。
3. 荧光粉的制作步骤步骤一：准备材料和设备制作荧光粉所需的材料和设备包括荧光剂、载体、搅拌器、干燥器、筛网等。
步骤二：配制溶液将荧光剂和载体按照一定比例混合，加入适量的溶剂（如水或有机溶剂）中，搅拌均匀，形成一个均相的溶液。
步骤三：搅拌和干燥将溶液倒入搅拌器中，开启搅拌器进行搅拌。
搅拌的目的是使荧光剂均匀地分散在载体中，确保粉末的质量均一。
搅拌结束后，将混合物转移到干燥器中进行干燥。
干燥的温度和时间根据具体的荧光剂和载体而定。
通常情况下，应选择适当的温度和时间进行干燥，使混合物中的溶剂蒸发，得到颗粒状的荧光粉。
步骤四：筛分和包装将干燥后的荧光粉进行筛分，以去除不符合要求的颗粒或杂质。
筛分后的荧光粉可以根据需要进行包装和储存。
4. 注意事项•在制作荧光粉时，应确保工作环境的安全和通风良好。
•需要了解具体荧光剂和载体的物化性质，以确定适当的配比和干燥条件。
•荧光粉的质量和亮度与荧光剂的类型、含量以及干燥条件等因素密切相关。
5. 荧光粉的应用荧光粉广泛应用于以下领域： - 荧光灯：用于提高荧光灯的发光效果和色彩鲜艳度。
- 涂料：用于增加涂料的光泽度和色彩效果。
- 油墨：用于制造出颜色鲜艳的油墨，如荧光打印油墨、荧光彩色墨水等。
- 塑料制品：用于制造荧光彩色塑料制品，如玩具、文具等。
荧光粉的制作方法可以根据不同的荧光剂和载体进行调整和改进，以满足不同领域的需求。
随着科技的不断发展，荧光粉的应用前景将会更加广阔。
荧光粉的制备及性能研究
目录中文摘要 (I)Abstr II引言 (1)1 材料与方法 (2)1.1 稀土发光材料的原理及合成方法 (2)1.2 稀土发光材料的性能及应用 (3)1.2.1 稀土发光材料的性能概述 (3)1.2.2 稀土发光材料的应用 (3)1.3 钨钼酸盐的常见的合成方法 (4)1.3.1 高温固相法 (4)1.3.2 共沉淀法 (4)1.3.3 水热合成法 (4)1.3.4 溶胶-凝胶法 (5)1.3.5 微波辐射法 (5)1.4 实验材料 (5)实验药品 (5)仪器设备 (6)1.5 实验过程 (6)1.5.1 纯基质钨酸锌的合成 (6)1.5.2 ZnWO4:x mol%Eu3+（x = 0.01, 0.1, 1, 2,3,4,6）的合成 (7)1.5.3 ZnWO4:x mol%Bi3+（x = 0.001, 0.01, 0.1, 1, 2）的合成 (8)1.5.4 样品ZnWO4:x mol%Bi3+ , 3 mol%Eu3+共掺钨酸锌的合成 (9)1.5.5 纯基质CdWO4的合成 (9)1.5.6 CdWO4:0.04%Bi3+的合成 (10)1.5.7 纯基质钼酸锌(ZnMoO4)的合成 (11)1.5.8 用共沉淀法合成纯基质钼酸锌(ZnMoO4) (11)1.5.9 ZnMoO4:x mol％Eu3+(x=5, 6.667, 10, 15, 16.667, 18, 20, 22, 25, 30)的合成 (12)1.5.10 ZnMoO4:10 mol％Eu3+,x mol％Bi3+(x=2, 4, 6, 6.667, 8, 10, 12)的合成 (12)1.5.11 ZnMoO4:10 mol％Bi3+,x mol％Eu3+(x=3, 6.667, 9, 10, 13, 16.667,19, 22)的合成 (12)1.5.12 ZnMoO4:16.667 mol％Eu3+,x mol％Bi3+(x=0, 4, 7, 10, 13, 16,16.667, 18, 20, 22)的合成 (13)1.5.13 掺杂Bi3+,Eu3+及电荷补偿剂(Li+,Na+,K+)的ZnMoO4的合成 .. 132 结果与分析 (14)2.1 XRD表征 (14)2.2 激发发射光谱 (18)2.3 色度图 (31)2.4 形貌和结构分析 (31)致谢 (35)参考文献 (36)ZnM(M=W, Mo)O4: Bi3+, Eu3+荧光粉的制备及性能研究材料化学许晓燕指导老师师进生中文摘要：本课题的目的是定向制备LED用钨钼酸盐荧光粉。
荧光材料的制备及其性能测定
荧光粉制备及其性能测定一、实验目的1、掌握荧光材料的概念及应用；2、熟练掌握水热法的制备过程及操作；3、了解固体的发光过程。
二、实验原理1、荧光粉简介发光”即Luminescence一词作为一个技术名词，是专指一种特殊的光发射现象，它与热辐射有根本的区别。
温度在绝对零度以上的任何物体都有热辐射。
物体的温度达到500℃以上时，辐射的可见部分就够强了，例如烧红了的铁，电灯泡中的灯丝等等。
发光则是叠加在热辐射之上的一种光发射。
发光材料能够发出明亮的光，（例如日光灯内荧光粉的发光），而它的温度却比室温高不了多少。
因此发光有时也被称为“冷光”．热辐射是一种平衡辐射。
它基本上只与温度有关而与物质的种类无关。
发光则是一种非平衡辐射，反映着发光物质的特徵。
激发方式有以下几种：光致发光(Photoluminescence)，简写为PL。
这是用光激发产生的发光。
它的最广泛而又重要的两种应用是固体激光器和日光灯，也就是作为光源。
阴极射线发光(Cathodoluminescence)，简写为CL。
这是电子束激发的发光。
最常见的应用是电视显像屏，当然还包括计算机、电子显微镜和各式各样电子仪器的显示屏。
电致发光(Electroluminescence)，EL。
用电场或电流产生的发光，最初译成场致发光，故现在仍有很多人使用这个名词。
发光二极管(LED light emitting diode)发射的光就是半导体的电致发光，它利用电流通过PN结而发光。
放射线发光(Radioluminescence)，RL。
这是各种射线如α、β、γ等核辐射以及X射线激发的发光。
X射线发光的众所周知的应用就是医用的X光透视屏和摄像增感屏。
还有化学发光(Chemiluminescence)，生物发光(Bioluminescence)，摩擦发光(Triboluminescence)，声致发光(Sonoluminescence)，等等。
YW2O6(OH)3是一种新型钨酸盐，矿物学家称之为钇钨华，属单斜晶系。
【推荐下载】论荧光粉的制备与发光特性
论荧光粉的制备与发光特性这是一篇荧光粉的制备与发光特性，由于制备过程中无须机械磨合，不易引进杂质所以纯度高，又由于溶胶由溶液制得，化合物在分子水平混合，故胶粒内化学成分完全一致，接下来让我们一起看看吧! 摘要：利用水解法得到SiO2溶胶，并在其中掺入Mn2+，Zn2+离子，加热烘干制得Zn2SiO4 :Mn胶体，将其在100C高温下煅烧2h，得到含Mn2+的Zn2SiO4 :Mn颗粒。
研磨成粉，并用X射线进行物象分析。
然后测定试样的激发光谱和发射光谱。
结果表明Mn2+掺杂的Zn2SiO4 可绿色荧光。
最后对这种物质的发光机理进行分析。
关键词：胶体硅酸锌荧光发射硅铍石晶体 人类进入21世纪，对各种功能材料，特别是新型发光材料的研发与应用的水平不断深入。
研究表明，用掺杂等手段使各种材料性能不断改进，甚至赋予新的特性。
如H.X，Zhang等人将Eu2+和Tb3+ 离子掺杂在Zn2SiO4中观察到绿色和红色荧光[1]。
Zn2SiO4 :Mn荧光粉作为一种十分重要的发光材料，早在19世纪80年代就被人们所认识和利用。
硅酸矿石能在紫外线(365nm)照射下发出可光，所以当时人们通过这种方法，能过更容易找到矿床。
Zn2SiO4 是一种很好的发光材料基质，呈白色粉末状，易于操作合成;Mn2+掺杂Zn2SiO4 是一种高效绿色磷光材料，被广泛应用于等离子体显示板，阴极射线管和荧光灯上。
本文采用溶胶凝胶法。
参与反应的各组分基本上在分子级混合，且各离子分布均匀，所以较之传统的固相反应法，大大缩短了反应时间(如sol-gel在800度下就得到Zn2SiO4晶相[5])，而且设备简单，易于操作。
1 实验 1.1Zn2SiO4 :Mn的制备：(以下操作分两组同时进行) 将正硅酸乙酯((C2H5O)4Si)25ml，乙醇(CH3COOH)25ml ，蒸馏水15ml并加入少量盐酸(约2ml)催化，搅拌30 min水解后得到SiO2溶胶(并用PH试纸调节);取碳酸锌(ZnCO3 2HO2)48.4G和氯化锰(MnCl2 4H2O)4.3g作原料(注意;氯化锰只添加到其中的一组，另一组不用添加)，然后加水溶解并逐滴加入30%的氨水助溶;将Mn2+，Zn2+(摩尔比约为1：100)的溶液加入到SIO2溶胶中，同时迅速开启磁力棒搅拌10~20min后在恒温箱中110℃环境下蒸干，制得Zn2SiO4 :Mn和不含Mn2+的Zn2SiO4胶状固体样品。
荧光粉的制备
荧光粉的制备人类进入21世纪，对各种功能材料，特别是新型发光材料的研发与应用的水平不断深入。
研究表明，用掺杂等手段使各种材料性能不断改进，甚至赋予新的特性。
如H.X,Zhang等人将Eu2+和Tb3+离子掺杂在Zn2SiO4中观察到绿色和红色荧光。
Zn2SiO4:Mn荧光粉作为一种十分重要的发光材料，早在19世纪80年代就被人们所认识和利用。
硅酸矿石能在紫外线(365nm)照射下发出可光，所以当时人们通过这种方法，能过更容易找到矿床。
Zn2SiO4是一种很好的发光材料基质，呈白色粉末状，易于操作合成;Mn2+掺杂Zn2SiO4是一种高效绿色磷光材料，被广泛应用于等离子体显示板，阴极射线管和荧光灯上。
本文采用溶胶凝胶法。
参与反应的各组分基本上在分子级混合，且各离子分布均匀，所以较之传统的固相反应法，大大缩短了反应时间(如sol-gel在800度下就得到Zn2SiO4晶相)，而且设备简单，易于操作。
1实验1.1Zn2SiO4:Mn的制备：(以下操作分两组同时进行)将正硅酸乙酯((C2H5O)4Si)25ml，乙醇(*****)25ml，蒸馏水1/ 415ml并加入少量盐酸(约2ml)催化，搅拌30min水解后得到SiO2溶胶(并用PH试纸调节);取碳酸锌(ZnCO3-2HO2)48.4G和氯化锰(MnCl2-4H2O)4.3g作原料(注意;氯化锰只添加到其中的一组，另一组不用添加)，然后加水溶解并逐滴加入30%的氨水助溶;将Mn2+，Zn2+(摩尔比约为1：100)的溶液加入到SIO2溶胶中，同时迅速开启磁力棒搅拌10~20min后在恒温箱中110℃环境下蒸干，制得Zn2SiO4:Mn和不含Mn2+的Zn2SiO4胶状固体样品。
2结果和讨论2.1物相分析图1是Zn2SiO4:Mn的X射线衍射分析结果，与纯Zn2SiO4的X射线衍射分析结果对比，表明掺杂Mn2+的Zn2SiO4:Mn与不掺杂的X射线衍射图相同，结构相同，与标准卡对比相等，得到的化合物是单一相，其原因是Mn2+的掺杂很少，Mn2+取代了Zn2+形成固体溶胶，由于Mn2+与Zn2+离径相近(rMn=0.80A，rZn=0.74A)。
荧光粉的制备方法[发明专利]
![荧光粉的制备方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/2d2ea3e576c66137ef0619c2.png)
专利名称：荧光粉的制备方法
专利类型：发明专利
发明人：段南岩,方牧怀,林群哲,刘如熹,蔡松佑申请号：CN201410639448.8
申请日：20141113
公开号：CN105647531A
公开日：
20160608
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：一种荧光粉的制备方法，其中荧光粉具有下列化学式：MZF:Mn其中M为选自钠或钾的碱金属元素，Z为选自硅或钛的四价元素，且上述荧光粉之制备方法包括：(a)提供第一溶液，第一溶液包括四价元素Z的氟化物以及选自六氟锰二钠(NaMnF)或六氟锰二钾(KMnF)的锰化物；(b)提供碱金属元素M的化合物，其选自硫酸盐、碳酸盐、硝酸盐、氢氧化物、氟化物或氢氟化物；(c)混合第一溶液及该碱金属元素M的化合物进行反应，以形成沉淀物；(d)于步骤(c)之后，加入丙酮于第一溶液中；以及(e)于步骤(d)之后，收集第一溶液之沉淀物。
申请人：中国制釉股份有限公司
地址：中国台湾新竹县
国籍：CN
代理机构：北京市柳沈律师事务所
代理人：贾静环
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第十一章荧光粉制备
一致 要求——热稳定、化学性质稳定
表面处理的方法
两步：清洗、表面覆膜 清洗：
• 去除表面附着物（主要为助溶剂，电子束轰击下可能会产生放气） • 酸洗、碱洗、DI（去离子水）清洗 表面覆膜 • 通常在水溶液中进行 • 清洗后的荧光粉悬浮在DI中 • 可将涂层材料加入到荧光粉悬浊液中（一般需要搅拌） • 涂层材料不超过荧光粉重量的1 wt%
Ag+离子在晶格中形成了一些发光中心
• 如果在ZnS : Ag+中含有0. 001%(质量)的Ni2+离子，则会完 全猝灭这种蓝色荧光
Ni2+离子(或其他铁族元素离子，Fe2+、Co2+)在晶体的禁带中构 成深的局域能级，成为自由电子和空穴的无辐射复合中心，发光中 心吸收的激发能被转递给这些铁族元素离子。
环境，有利于反应物离子间的互扩散，有利于产物的晶化 （液态输运）
效果—— 降低固相反应温度，促进结晶
助溶剂未熔化
助溶剂熔化形成液相
ZnS颗粒尺寸与助溶剂和煅烧时间的关系.
助溶剂的熔(a) 点卤化低物助于溶剂煅的熔烧点温高于度煅烧—温度—液相输运
(b)卤化物助溶剂的熔点低于煅烧温度
助溶剂的作用
CH3]2 • 长时间澄清后，过滤得到高纯ZnSO4溶液
2 发光材料粉体的配比
以Ca5(PO4)3(F，Cl):Sb3+，Mn2+为例
原
CaHPO4——磷酸根和钙 CaCO3——钙离子
占粉体总 重量的约 90%
决定产物的最
材
CaF2——氟离子、钙离子
终形貌
CaCl2——氯离子、钙离子
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提纯方法（之一）
• 将ZnSO4· 2O溶于纯水（电阻率>10MΩ· 2H cm）配置成10%的溶液 • 过滤除去不溶物 • 加入适量的H2O2以氧化Fe2+为Fe3+ • 加入适量Mg(OH)2浆液，使Fe3+形成Fe(OH)3沉淀析出，过滤 • 在清液中加入(NH4)2S溶液，使Cu2+沉淀为CuS
的提纯、工作场所的洁净和空气的净化
（A）高纯硫化锌/镉的制备
高纯硫酸锌/镉溶液与纯净的硫化氢气体反应
• 向提纯的的ZnSO4溶液中通入纯净的H2S气体，即生成ZnS沉淀 • （溶液温度90℃，H2S压强70-80 mmHg）
获得高纯度硫酸锌/镉溶液是关键
市售的化学纯ZnSO4· 2O的纯度为95~98%，含有少量的Fe2+、 2H Cu2+、Ni2+等有害杂质
6CaHPO4+3CaCO3+0.9CaF2+0.1CaCl2+0.1Sb2O3+0.4MnCO3 →Ca5(PO4)3(F0.9Cl0.1):Sb3+(0.1)， Mn2+(0.2)+CO2↑
决定固相反应的因素
• 内部因素
各反应物组分的能量状态，晶体结构，缺陷，形貌（包括粒度、
孔隙度、表面积等）
• 用BaCl2和BaF2及少量EuCl3在760℃反应制备BaFCl : Eu2+ • 加入过量的BaCl2作为助熔剂。在反应结束后再将多余BaCl2洗 去。
例二：Y3O3:Eu3+（加入助溶剂降低反应温度）
• 先将计算量的Y203和Eu2O3溶解在盐酸溶液中（或浓硝酸中）再 将钇和铕共沉淀为草酸盐，再加入NaCl助熔剂一起焙烧
• 然后加入丁二酮肟，使Ni2+沉淀为Ni[CH3-C(=N-OH)-C(=NO-)CH3]2 • 长时间澄清后，过滤得到高纯ZnSO4溶液
2 发光材料粉体的配比
以Ca5(PO4)3(F，Cl):Sb3+，Mn2+为例
CaHPO4——磷酸根和钙
CaCO3——钙离子 CaF2——氟离子、钙离子 CaCl2——氯离子、钙离子 Sb203——锑离子
提高荧光粉的分散能力，提高附着力
（c）提高显示对比度 （颜料涂层）
提高对比度的途径——降低反射率 实现方法——涂层的颜色与发射光的颜色
一致
要求——热稳定、化学性质稳定
表面处理的方法
两步：清洗、表面覆膜 清洗：
• 去除表面附着物（主要为助溶剂，电子束轰击下可能会产生放气）
• 酸洗、碱洗、DI（去离子水）清洗
Sn2+， Eu2+， Ce3+， Tb3+ 激活的磷酸盐荧光粉在还原性气氛 中煅烧
还原性气氛
含少量氢（百分之几）的氮气（最常用） ZnS荧光粉煅烧时需在坩埚内添加少量的硫磺 当Al为共激活剂时（如ZnS:Cu,Al），需要防止Al氧化 形成Al2O3
• 加入少量的碳粉
6 粒度
现象
在ZnS、（Zn，Cd）S荧光粉表面被覆磷酸盐
涂层防止焙烧工艺过程中氧化变色
ZnS:Ag荧光粉表面被覆磷酸盐涂层可有效防止
Cu2+污染（污染后，出现绿色发光）
（b）提高涂覆性能
各种荧光粉器件的荧光屏都有一个最佳厚度
• 发光效率、发光亮度最高
荧光粉层不能有掉分或针孔缺陷
与衬底附着牢固，制造和使用过程中不得脱落
• 有某些杂质虽然不猝灭特定的发光，但却可能使晶体中产生不需
要的额外的发射谱带
使用分离不够纯净的某种稀土离子掺人晶体作为激活剂时，很可能 带入另一种稀土离子，使晶体产生另一稀土离子的发光谱带，造成 不纯正的发光颜色
在发光材料制备和生产过程中要保证物质的纯净和
环境的洁净
各种器皿、用具的洁净、高纯去离子纯水的制备或取得、各种化学原料试剂
表面覆膜 • 通常在水溶液中进行 • 清洗后的荧光粉悬浮在DI中 • 可将涂层材料加入到荧光粉悬浊液中（一般需要搅拌） • 涂层材料不超过荧光粉重量的1 wt%
三、其它高温制备发光材料粉体的方法
自学
思考题
荧光粉的制备方法有哪些？ 说明高温固相反应法的主要工艺过程 制备荧光粉的原材料纯度有何要求？如何进行提纯？ 助溶剂在荧光粉合成过程中有什么作用？ 荧光粉表面覆膜有何作用？ 高温固相反应合成荧光粉过程中，影响粒度的因素有哪些？ 查阅资料，了解荧光粉合成的新技术
• 也可能形成一些副产物，需要
在煅烧后清洗去除
3 高温固相过程
作用：基质晶格的形成与激活剂的引入
• 在已有基质晶格中引入激活剂
ZnS:Ag Zn2SiO4:Mn2+ Ca5(PO4)3(F，Cl):Sb3+，Mn2+
• 形成基质晶格的过程中同时完成掺杂过程
2ZnO+SiO2+0.002MnCO3→Zn2SiO4:Mn2+(0.02)+CO2↑
第十一章 荧光粉的制备
一、发光材料制备方法概述
采用高纯原料、运用精细化学工艺、制备
具有特定化学组成、晶体结构和缺陷的高
纯化合物的过程
制备方法分类
高温法
• 高温固相反应 • 喷雾热分解 • 燃烧法 • 微波辅助加热法
溶液法
• 沉淀法 • 水热法 • 溶胶-凝胶法
二、高温固相反应法
在高温下，通过各种离子的互扩散、迁移完成基质晶格的形成与激活剂的引入
的速度
气态输运和液态输运在高温固态反应中发
挥重要的作用
4 助熔剂（ Fluxes）
目的——促进高温固相反应，使之容易进行 助溶剂——熔点比较低、对产物发光性能无害的碱金属或 碱土金属卤化物、硼酸等 用法——添加在反应物中 机理——助熔剂在高温下熔融，可以提供一个半流动态的 环境，有利于反应物离子间的互扩散，有利于产物的晶化 （液态输运）
Me= Ca+Sb+ Mn
超过化学计量的部分 • 在煅烧过程中挥发掉
（ ）当 1
(Ca Mn) / P 1.61
( F Cl ) / P 2.2 / 6 Sb / P (0.15 ~ 0.2) / 6 时亮度最大 （2）随F / Cl、Mn / P、Sb / P和( F Cl ) / P 的摩尔比增加，ESb / EMn能量比降低； 而随着(Ca Mn ) / P增加，ESb / EMn能量比增大
• 外部因素
反应物之间充分接触的状况，反应物受到的温度、压力以及预 处理的情况（如辐照、研磨、预烧、淬火等），反应物的蒸气 压或分解压，液态或气态物质的介入等
应将反应物粉细研磨至很细的颗粒，并使 它们混合均匀，使反应物之间有最大的接 触面积和最短的互扩散距离
加热混合物至适当的高温以加速离子迁移
提高分散性
提高显示对比度 保护荧光粉，防止荧光粉劣化
（a）保护荧光粉
避免器件制造过程中对荧光粉会的氧化、
杂质沾污
• 效率降低，光色变化
器件工作过程中电子轰击、离子轰击、紫
外辐射…损伤荧光粉
表面处理保护荧光粉的一些实例
用硅酸钠溶液在ZnS荧光粉表面覆盖一层SiO2涂
层可以有效减弱在水蒸气和紫外光作用下变黑的
粒度及粒度分布
粒度太小，发光效率降低
阴极射线管：5-7μm，荧光屏的厚度约为粉粒平
均直径的1.4倍
分辨率越高的屏要求粒度越小
高效率与涂覆性能需要平衡取舍
影响粒度的因素
高温固相反应原材料的粒度 助溶剂 煅烧温度和时间
研磨
合理选择原材料、助溶剂、煅烧条件、避
免过分研磨
7 荧光粉表面处理
占粉体总
原 材 料
重量的约
90%
决定产物的最 终形貌
Mn3(PO4)2——锰离子、磷酸根
原材料按化学计量比配置吗？
No Yes？
No？
卤粉的发光效率与Me/P比例的关系
粉体组成中，P组分应超过化学 计量比2-3%
含氧酸盐荧光粉的粉体构成通常 偏离最终产物的化学计量比
例：在Zn2SiO4的粉体中SiO2 应过量
• 反应温度可以从1400℃降低到1200℃
助溶剂的作用
例三：Sr5(PO4)3Cl:Eu2+（助溶剂提高结计量比计算
Sr3(PO4)2:SrCl2=3:1
使用3:1.5或3:2的配料比，即过量的SrCl2作为助熔剂 时，所制得的产物的发光效率要高一些，晶体也大一些
工艺过程
原材料提纯 混合、球磨 高温煅烧
粉碎、球磨
分选
漂洗
表面处理
筛分
产品
1 原材料提纯
极少量杂质的存在可能有效地赋予或严重地影响材料的发 光性能
• 在纯净的ZnS晶体中掺人0.01%(质量)的Ag+离子作为激活剂， 可以使它在阴极射线激发下产生明亮的蓝色荧光
Ag+离子在晶格中形成了一些发光中心
例四：ZnS:Ag,Cl和ZnS:Cu,Cl（提供激 活剂离子） 过量的NaCl
• 助溶剂 • 提供共激活离子Cl-
5 坩埚与煅烧气氛
坩埚
• 石英、碳化硅坩埚
• 高煅烧温度时（如铝酸盐荧光粉）使用氧化铝坩埚