铝酸盐红色荧光粉研究进展
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体中 ， 低温下 的有序 态具有 简立方 结构 （ ４ ３ ） 高温下无 序态 Ｐ ２ ， 具有尖 晶石 结构 （ ４／ ａ／ ， Ｐ ｄ ２ ｍ） 有序 态 晶格参 数 ａ ７ ９ ８Ａ， 一 ．０ ｚ ， ＝４ Ｒ—Ｏ ０ ２１ ．２Ｉ 。在 ２ ４ ｍ 紫外 光激发 下有 序相显示 峰值 ５ｎ
用。
１ 铝 酸盐 的 相 组成
材料的性质是 由材料 的化学组 成和结 构所决 定的 ， 是材料 内部结构的反映 ， 而化学 组成 与结构之 间又存 在着密切 的 内在 关系 。 基质 晶格微 观对称性 的改变会 导致 发光性能 的改变 。因 此研究发光材料的基质组成与结构对 于研发 高效 的发光 材料具 有十分重要的意义 。 铝酸盐荧光粉 的相组 成及相 转变 比较复杂 ， 多铝 酸盐体 系 荧光粉 的结构相 比于正铝 酸盐更 为复杂 ， 讨相组 成的决定 因 探
述。
荧光粉按基质材料 主要 可分为铝酸盐体系 、 硅酸盐体 系 、 磷 酸盐体系 、 硼酸盐体系 和碱金 属硫化物 体 系等 。而铝 酸盐体 系 的荧光粉具有量子转化效 率高 、 显色性好 、 激发范 围宽 以及发射 光在 可见 范围等优 点 ， 成为荧光材料研 究的热点之一 。 目前 ， 铝酸盐体 系荧光 粉 的研 究主要 集 中在稀 土离子激 活 的蓝绿色荧光 粉上 ＿ ， １ 红色荧光粉 ， 。］ 尤其 是发射 光谱为长 波红 光深 红色 荧光粉的文献报道甚少 。而 ６ Ｏ ８ ｎ 红光波段 在 ３ ～６ ０ ｍ 促进植物 生长和提高荧光灯的显色指数方面起着举 足轻重的作
植物 生长的许多方面受 到光 的颜色 的影响 ， 植物 色素优 先 吸收蓝光和红光 ， 波长较长 的红光 能促 进果实的生长 ， 对植 物生 长作用最大 。但 由于纬度 和季节 等原 因， 某些 地域 和时段 太 阳 的辐射照度不能满足植物 的光合作用 ， 不利于植物 的迅速生 长 ， 所以开发红色荧光粉 ， 现“ 实 人造光 ” 对改善农作物 的光照条件 ， 发展高科技农业具有重要意义｜ 。 ３ ］ 深红色荧光粉 的另一 个主要 应用是 提高灯 的显 色性 ， 虽然 标准荧光灯对一般照 明是合适 的， 由于在 ５ ０ｍ 以上 发光下 但 ９ｎ 降 ， 成发射光谱 在红色区域有些不足 ， 造 特别 是那些不同程度反 射红光 的物体 ， 这些 灯的显色性质不能令人 满意 ， 从而有必要通 过加入长波红光 的深红色荧光 粉 ， 改善红光 辐射亮度 ＿ 。 ４ ］ 张晓明： ，９ ６年生 ， 士研 究生， 男 １６ 硕 从事稀土发光材料研 究
发 光 性 能 的影 响 Ｉ 。 １
虽然对 Ｓ Ｏ ＡＩ 体 系的某些晶相是否存 在持有不 同的观 ｒ－ ｚ ０３
点 ， ＭＡｌ ４ Ａｌ０２、 １Ｏ１（ 属离 子 Ｍ 可以是 Ｃ 、 但 ｚ 、 Ｏ １ ５ＭＡＩ ９ 金 ４ ２ ａ ｓ 、 ａ Ｍｇ ｒＢ 、 或是 这些离子的组 合） 作 为高温 焙烧 的最终 相是被 ， 普遍认同 的， 结构 上讲 ， ｚ 属于 填充 型磷石英 结构 ， 从 ＭＡＩ Ｏ 四 面体共顶点构成三维 网络 ， 属离子填 充在 三维 网络形成 的 间 金 隙 中。而 ｌ ＡＩ ｓ Ｖ Ｏｚ ｈ 既有 ＡＩ Ｏ 四面体 ， 又有 Ａｌ６ 面体 ， ０八 它们 各 自沿 （ｃ 面相互平 行分 布 ， 属离 子则 位于 Ａｌ ４四面 体构 ｂ） 金 ０
但至今 ， Ｃ Ｏ－ ｚ 体系相 比，ｒ ＡＩ 体系仍然存在着不 与 ａ ＡＩ ０３ ＳＯ－ ｚ ０３
确定 的地方 ， 不同的观点一 直存 在 。Ａｎ ｒ ｏ ｇ对 ＳＯ－ ３ ｄｅＤ ｕ ｒ ＡＩ ０ 体 系的 ＤＳ Ｃ和 Ｘ Ｐ研究 表 明， １ＳＯ ・７ ｌ ） Ｒ 在 ２ｒ Ａ ｚ ３到 Ａｌ ） （ ｚ ３的 （
图 １ Ｓ Ｏ－ Ｉ０ 相 图［ ｒ Ａ２ ３ 伽
Ｆ ｇ Ｓ Ｏ－ ２ ｄ ａ ｒ ｍ ｉ．１ ｒ Ａｌ０３ ｉｇ ａ
了研究 ， 为 Ｌ 在无序 态和有序态都处于八 面体 的间 隙中 ， 认 ｉ 而
Ａ Ｐ 在八 面体中心的分布与有序态一 无序态 的转变 有关 ， 并研究
了 ｚ 和 Ｍｇ ｎ ２ 对无 序相 的稳 定作 用及其对基质材料的结构和
范 围 内 ，ＳＡｚＳ４ ７ Ｓ （ ｒ ＳＯ ， ｒ 、ｔＡ 、 ｒ ｓ — ｒ Ａ— Ａｚ ） 具 有 稳 定 ｌ ０３ 是
相组成 的晶型 ；ｒ 是在相对低 的温 度下 ， Ｓ 通过 Ａｌ ） ｚ ３固体 （ 溶液得 到的单 相的多铝酸盐 ； Ｓ Ａ 而 ｒ ｚ和 Ｓ ｎＡ 是在彼此竞争 中 成形 ， 通常 在以 ５℃／ ｎ的升温速 率升 温时 ， ｒＡ７在 １Ｏ ～ ｍｉ Ｓ４ １Ｏ
１５ ℃更 易 成 形 ， 是 在 １０ ℃ 以上 时 分 解 ， 一 方 面 在 ９ ０ １０ 但 ５０ 另 ０
Ｅ ｍａｌ ｈ ｎ ｘ ４ ３ ９ ６ ．ｏ － ｉ ｚ ａｇ ｍ１ ７ ６ ＠１ ３ｃｍ ：
王海波 ： 通讯联 系人
Ｔ ｌ０ຫໍສະໝຸດ Baidu５ ｅ： ２—
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成 的亚 晶格问 隙中［ １ 。而六铝 酸盐 ＭＡ１ 以分成 ３种不 ＯＩ 可
我 国学 者也对 “Ａｌ ８：Ｆ ｓ ０ ｅ荧光 粉制 备工艺进 行 了研 究 ， 认为 Ｆ 。 ｅ 为激活剂 的荧光粉 关键 的问题是提 高 Ｆ 。 ｅ 的掺杂浓
度， 进而提 高荧光粉 的发光强 度， 因此 改进 了现 行 的制造 工艺 ，
光 材 料 研 究 开 发 的热 点 和前 沿课 题 。
目前市售荧光 粉中发射 光谱 峰值 位于深红光波段的荧光粉 仅 有 锰 离 子 激 活 的 砷 酸 镁 ＿ 、 酸 镁 ＿ ］ 氟 锗 酸 镁 ＿ 。锗 酸 ５ 锗 ］ ６ 和 ８ ］ 镁 和氟锗 酸镁 价格 昂贵 ， 而砷 酸镁 的组 成原料 之一 Ａ ｚ）有毒 ｓ（ ５ 性， 均不适宜广泛应用 。因此研发无毒 、 经济的深红色荧光粉具 有重要 意义。本 文针对 铝酸盐深红色荧光粉的研究进展进行综
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材料 导报
２０ ０ ８年 ５月第 ２ 专辑 Ｘ ２卷
铝 酸 盐 红 色 荧 光 粉 研 究 进 展
张晓明 朱月华 王海 波 井艳 军 ， ， ，
（ 南京工业 大学材料科学与工程学 院 ， １ 南京 ２ ０ ０ ； 南京工业大学 电光 源材料研 究所 。 １０９２ 南京 ２０ １ ） １ ０ ５
在 ６ ５ ｍ 的宽 发射 带 ， 无 序 相 的 发 射 主 峰 在 ７ ５ ｍ， 序 态 ７ｎ 而 ２ｎ 有
和无 序 态 的激 发 光 谱 类 似 ， 发 光 谱 是 由几 个 锐 峰组 成 ， 激 在
６ ２ ｍ监测波长 下 ， ７ｎ 伴随着 ３ ６ ｍ 和 ４ ４ ｍ 的两个弱峰激发 主 ９ｎ ５ｎ 峰在 ２ ２ ｍ， ９ ｎ 并在 ５４ ｍ处有一个 中等强度 的激 发带 ＿ ８ｎ １ 。有序 相 的发光归之于 Ｆ ３ ｅ 占居 四面体 的位 置， 而无 序相 的发光是 由 于 Ｆ。 ｅ 出现在八面体 的位 置［ ２ 。Ｔ Ｒ ． ｔｙ等对 ＬＡｌ ８ ． Ｎ Ｋｕｔ ｉｓ ０ 阳离子分 布和阳离子分布对 ＩＡ ｓ） Ｆ ｌ ８： ｅ发光性能 的影响进行 ｉ （
５ ８ ５ １ Ｅ ｍａｌ ｎ ｈ ｉｏ ８ １ ３ ｃ ｍ ８ ０ ６ ９ － ｉ ｗａ ｇ ａ ８ ＠ ６ ． ｏ ： ｂ
素、 控制 理想 的相组成仍是一个复杂的课题 。
以 ＳＯ－ Ｉ 体系为例 ， ｒ Ａｚ ０３ 虽然在 ２ Ｏ世纪 ５ Ｏ年代末 到 ６ Ｏ年 代初就 由 Ｍａｓｚａ等绘制 和完善 了 ＳＯ－ ３的相 图 （ １ ， ｓａｚ ｒ ＡＩ ０ 图 ）
摘要
关 键 词
综述 了铝酸 盐红 色荧光粉 的研 究进展 ， 简要介 绍 了铝酸盐的相组成 以及制备方 法。 着重介绍 了几种在不
红色荧光粉 铝酸盐 制备方法
同基 质 材 料 中 的 荧光 粉 的发 光特 性 ， 对 今 后 的研 究 方 向进 行 了展 望 。 并
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铝酸 盐红 色荧光粉研 究进 展／ 晓明等 张
Ｉｏ ￣ ｏｏ Ｃ以较慢 的升温速 率可 能得 到Ｅ Ａ ， 果对 ＳＡ 前驱体 ｕ ２ 兀日 Ｓ 如 １ △ ｒ ｒ
施加 能量 。 它也可 以直接 以 ５ ／ ｎ升温速率成形 。 ￣ ｍｉ Ｃ
时 ， 和 Ａｌ １： “ 的 ３比例 完全被 破坏 ， 阳离 子随机 分布在 八面
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通过对原料进行 湿法前期 处理和充入氧气 ， 高度 氧化气氛下 ， 在 使 Ｆ 抖的含量降低到最小 ， ｅ 保证 了大量 Ｆ ３ ｅ 的存在 ， 形成 了更
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０ 前 言
自 ２ 世纪 ３ Ｏ Ｏ年代 中期 以来 ， 荧光 粉 已经 成为 显示 和照 明 必不可少 的部分 ， 随着荧 光 粉理 论 和制造 技 术 的发展 ， 制高 研 效 、 济的荧光 粉和拓展荧光 粉 的应用领 域已成 为各 国固体发 经
Ｚ ＨＡＮＧ Ｘｉ ｍｉｇ ， ＨＵ ｅ ｕ ｚ Ｗ ＡＮＧ Ｈａｂ ２ＪＮＧ Ｙａ ｊ ｎ ａ ｎ Ｚ ｏ Ｙｕ ｈ ａ ， ｉｏ ，Ｉ ｎ ｕ
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用。
１ 铝 酸盐 的 相 组成
材料的性质是 由材料 的化学组 成和结 构所决 定的 ， 是材料 内部结构的反映 ， 而化学 组成 与结构之 间又存 在着密切 的 内在 关系 。 基质 晶格微 观对称性 的改变会 导致 发光性能 的改变 。因 此研究发光材料的基质组成与结构对 于研发 高效 的发光 材料具 有十分重要的意义 。 铝酸盐荧光粉 的相组 成及相 转变 比较复杂 ， 多铝 酸盐体 系 荧光粉 的结构相 比于正铝 酸盐更 为复杂 ， 讨相组 成的决定 因 探
述。
荧光粉按基质材料 主要 可分为铝酸盐体系 、 硅酸盐体 系 、 磷 酸盐体系 、 硼酸盐体系 和碱金 属硫化物 体 系等 。而铝 酸盐体 系 的荧光粉具有量子转化效 率高 、 显色性好 、 激发范 围宽 以及发射 光在 可见 范围等优 点 ， 成为荧光材料研 究的热点之一 。 目前 ， 铝酸盐体 系荧光 粉 的研 究主要 集 中在稀 土离子激 活 的蓝绿色荧光 粉上 ＿ ， １ 红色荧光粉 ， 。］ 尤其 是发射 光谱为长 波红 光深 红色 荧光粉的文献报道甚少 。而 ６ Ｏ ８ ｎ 红光波段 在 ３ ～６ ０ ｍ 促进植物 生长和提高荧光灯的显色指数方面起着举 足轻重的作
植物 生长的许多方面受 到光 的颜色 的影响 ， 植物 色素优 先 吸收蓝光和红光 ， 波长较长 的红光 能促 进果实的生长 ， 对植 物生 长作用最大 。但 由于纬度 和季节 等原 因， 某些 地域 和时段 太 阳 的辐射照度不能满足植物 的光合作用 ， 不利于植物 的迅速生 长 ， 所以开发红色荧光粉 ， 现“ 实 人造光 ” 对改善农作物 的光照条件 ， 发展高科技农业具有重要意义｜ 。 ３ ］ 深红色荧光粉 的另一 个主要 应用是 提高灯 的显 色性 ， 虽然 标准荧光灯对一般照 明是合适 的， 由于在 ５ ０ｍ 以上 发光下 但 ９ｎ 降 ， 成发射光谱 在红色区域有些不足 ， 造 特别 是那些不同程度反 射红光 的物体 ， 这些 灯的显色性质不能令人 满意 ， 从而有必要通 过加入长波红光 的深红色荧光 粉 ， 改善红光 辐射亮度 ＿ 。 ４ ］ 张晓明： ，９ ６年生 ， 士研 究生， 男 １６ 硕 从事稀土发光材料研 究
发 光 性 能 的影 响 Ｉ 。 １
虽然对 Ｓ Ｏ ＡＩ 体 系的某些晶相是否存 在持有不 同的观 ｒ－ ｚ ０３
点 ， ＭＡｌ ４ Ａｌ０２、 １Ｏ１（ 属离 子 Ｍ 可以是 Ｃ 、 但 ｚ 、 Ｏ １ ５ＭＡＩ ９ 金 ４ ２ ａ ｓ 、 ａ Ｍｇ ｒＢ 、 或是 这些离子的组 合） 作 为高温 焙烧 的最终 相是被 ， 普遍认同 的， 结构 上讲 ， ｚ 属于 填充 型磷石英 结构 ， 从 ＭＡＩ Ｏ 四 面体共顶点构成三维 网络 ， 属离子填 充在 三维 网络形成 的 间 金 隙 中。而 ｌ ＡＩ ｓ Ｖ Ｏｚ ｈ 既有 ＡＩ Ｏ 四面体 ， 又有 Ａｌ６ 面体 ， ０八 它们 各 自沿 （ｃ 面相互平 行分 布 ， 属离 子则 位于 Ａｌ ４四面 体构 ｂ） 金 ０
但至今 ， Ｃ Ｏ－ ｚ 体系相 比，ｒ ＡＩ 体系仍然存在着不 与 ａ ＡＩ ０３ ＳＯ－ ｚ ０３
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Ａ Ｐ 在八 面体中心的分布与有序态一 无序态 的转变 有关 ， 并研究
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范 围 内 ，ＳＡｚＳ４ ７ Ｓ （ ｒ ＳＯ ， ｒ 、ｔＡ 、 ｒ ｓ — ｒ Ａ— Ａｚ ） 具 有 稳 定 ｌ ０３ 是
相组成 的晶型 ；ｒ 是在相对低 的温 度下 ， Ｓ 通过 Ａｌ ） ｚ ３固体 （ 溶液得 到的单 相的多铝酸盐 ； Ｓ Ａ 而 ｒ ｚ和 Ｓ ｎＡ 是在彼此竞争 中 成形 ， 通常 在以 ５℃／ ｎ的升温速 率升 温时 ， ｒＡ７在 １Ｏ ～ ｍｉ Ｓ４ １Ｏ
１５ ℃更 易 成 形 ， 是 在 １０ ℃ 以上 时 分 解 ， 一 方 面 在 ９ ０ １０ 但 ５０ 另 ０
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度， 进而提 高荧光粉 的发光强 度， 因此 改进 了现 行 的制造 工艺 ，
光 材 料 研 究 开 发 的热 点 和前 沿课 题 。
目前市售荧光 粉中发射 光谱 峰值 位于深红光波段的荧光粉 仅 有 锰 离 子 激 活 的 砷 酸 镁 ＿ 、 酸 镁 ＿ ］ 氟 锗 酸 镁 ＿ 。锗 酸 ５ 锗 ］ ６ 和 ８ ］ 镁 和氟锗 酸镁 价格 昂贵 ， 而砷 酸镁 的组 成原料 之一 Ａ ｚ）有毒 ｓ（ ５ 性， 均不适宜广泛应用 。因此研发无毒 、 经济的深红色荧光粉具 有重要 意义。本 文针对 铝酸盐深红色荧光粉的研究进展进行综
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材料 导报
２０ ０ ８年 ５月第 ２ 专辑 Ｘ ２卷
铝 酸 盐 红 色 荧 光 粉 研 究 进 展
张晓明 朱月华 王海 波 井艳 军 ， ， ，
（ 南京工业 大学材料科学与工程学 院 ， １ 南京 ２ ０ ０ ； 南京工业大学 电光 源材料研 究所 。 １０９２ 南京 ２０ １ ） １ ０ ５
在 ６ ５ ｍ 的宽 发射 带 ， 无 序 相 的 发 射 主 峰 在 ７ ５ ｍ， 序 态 ７ｎ 而 ２ｎ 有
和无 序 态 的激 发 光 谱 类 似 ， 发 光 谱 是 由几 个 锐 峰组 成 ， 激 在
６ ２ ｍ监测波长 下 ， ７ｎ 伴随着 ３ ６ ｍ 和 ４ ４ ｍ 的两个弱峰激发 主 ９ｎ ５ｎ 峰在 ２ ２ ｍ， ９ ｎ 并在 ５４ ｍ处有一个 中等强度 的激 发带 ＿ ８ｎ １ 。有序 相 的发光归之于 Ｆ ３ ｅ 占居 四面体 的位 置， 而无 序相 的发光是 由 于 Ｆ。 ｅ 出现在八面体 的位 置［ ２ 。Ｔ Ｒ ． ｔｙ等对 ＬＡｌ ８ ． Ｎ Ｋｕｔ ｉｓ ０ 阳离子分 布和阳离子分布对 ＩＡ ｓ） Ｆ ｌ ８： ｅ发光性能 的影响进行 ｉ （
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素、 控制 理想 的相组成仍是一个复杂的课题 。
以 ＳＯ－ Ｉ 体系为例 ， ｒ Ａｚ ０３ 虽然在 ２ Ｏ世纪 ５ Ｏ年代末 到 ６ Ｏ年 代初就 由 Ｍａｓｚａ等绘制 和完善 了 ＳＯ－ ３的相 图 （ １ ， ｓａｚ ｒ ＡＩ ０ 图 ）
摘要
关 键 词
综述 了铝酸 盐红 色荧光粉 的研 究进展 ， 简要介 绍 了铝酸盐的相组成 以及制备方 法。 着重介绍 了几种在不
红色荧光粉 铝酸盐 制备方法
同基 质 材 料 中 的 荧光 粉 的发 光特 性 ， 对 今 后 的研 究 方 向进 行 了展 望 。 并
Ｐｒ ｇ ｅ ｓ ｉ ｓ ａ ｃ ｎ ｌ ｍ ｉ ｔ ｄ Ｐｈ ｓ ｏ ｓＭ ａ ｅ ｉ ｌ ｏ ｒ ｓ ｎ Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｏ Ａ ｕ ｎａ ｅ Ｒｅ ｏ ｐｈ ｒ ｔ ｒａｓ
铝酸 盐红 色荧光粉研 究进 展／ 晓明等 张
Ｉｏ ￣ ｏｏ Ｃ以较慢 的升温速 率可 能得 到Ｅ Ａ ， 果对 ＳＡ 前驱体 ｕ ２ 兀日 Ｓ 如 １ △ ｒ ｒ
施加 能量 。 它也可 以直接 以 ５ ／ ｎ升温速率成形 。 ￣ ｍｉ Ｃ
时 ， 和 Ａｌ １： “ 的 ３比例 完全被 破坏 ， 阳离 子随机 分布在 八面
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０ 前 言
自 ２ 世纪 ３ Ｏ Ｏ年代 中期 以来 ， 荧光 粉 已经 成为 显示 和照 明 必不可少 的部分 ， 随着荧 光 粉理 论 和制造 技 术 的发展 ， 制高 研 效 、 济的荧光 粉和拓展荧光 粉 的应用领 域已成 为各 国固体发 经
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