摘要:综述了球形忆铝石榴石粉体的制备方法和研究进展，主要包括喷雾热解法、沉淀法、水热法、冷冻干燥、微乳液方法等。对各种方法的优缺点进行了比较，最后对球形忆铝石榴石粉体的研究前景和研究方向进行了展望。

关键词:球形粉体;忆铝石榴石;均匀沉淀法;水热法     

忆铝石榴石仅AG)透明陶瓷，因其具有优良的光学性质和激光特性，受到各国研究人员的广泛关注C1-.57。在制备透明陶瓷的过程中，残留气孔对入射光线的吸收是影响陶瓷透光率的重要因素，而为了消除残余气孔，就必须提高粉体的烧结活性，而减轻YAG粉体的团聚及控制YAG颗粒形状和尺寸分布则是提高粉体烧结活性的有效方法日。在各种形貌的粉体中，球形粉体则具有优异的分散性和成形性。另外，球形粉体作为YAG荧光粉，其荧光性能也与其颗粒形貌密切相关，其中粒度分布均匀、分散性好的球形颗粒山于其表面缺陷较少能够有效地改善荧光粉的光学性能[[7 }，但目前为比对于单分散均匀球形忆铝石榴石粉体的可控合成的研究还较少。因此本文通过对目前国内外球形忆铝石榴石粉体制备工艺的发展现状进行综述，对于在该领域的技术进步有一定的参考价值。  

 忆铝石榴石粉体的合成技术主要集中在固相法和液相法C8-107，其中固相法合成温度较高而且山于需要长时间机械球磨混料，容易引入杂质。而液相法则是通过在液相中的化学反应，使得原料实现分子原子级别的均匀混和，在液相反应中容易均匀添加微量有效成分，并且可以精确控制化学组成，制得的粒子的表面活性好。此外，通过调整液相合成方法中的各种参数，能够实现颗粒的形状和粉体粒度的控制，并且有利于工业化生产。

目前国内外球形YAG粉体的主要液相制备方法如下: 

1喷雾热解法     

喷雾热解法是通过用水、醇或其他溶剂将反应原料配成原始溶液，再通过喷雾装置将溶液雾化并导入反应器中，在一定的温度下将前驱体溶液的雾流干燥，反应物发生热分解或燃烧，从而得到超细微粒产物的方法。    Sang H o Lee等通过喷雾热转化方法制备了纳米和亚微米级球形YAG:Ce荧光粉，其工艺为:用超声喷雾转化器以产生大量的液滴，空气作为载体，流量为X10 L/m in，温度固定在1000 0C。粉末在反应器内停留时间约为。.5 s。所制备的粉体为球形，粒度约为1一2.5 u m }"},见图to      L.  M ancic等人以硝酸铝和硝酸忆为原料，添加与金属阳离子等摩尔数的EDTA(乙二胺四乙酸)和四倍的乙二醇，将其溶解于氨水中，得到澄清的溶液，pH值约为5，再将金属硝酸盐滴入氨水溶液中。在滴加过程添加氨水保持pH值，并防比EDTA分解，同时用硝酸调整pH值。经过喷雾热转化后得到前驱体(黑色，提T有机物残留)。经过1000 0C和1100 0C锻烧3h后得到球形粉体，但球形颗粒大小不等，而且随着锻烧温度升高其粒度减小，颗粒表面不光滑，粒度约100一900 nm }'z}o    R.  Lo pez等人喷雾热转化辅助柠檬酸凝胶工艺以硝酸忆和硝酸铝为原料，将其溶解在柠檬酸和eth y len g lico 1(乙二醇)的水溶液中，搅拌15 m in后进行喷雾热转化，所制备的粉体呈球形，大小不等，为团聚颗粒且平均粒度约1  } m us7o

 2沉淀法

2.1共沉淀方法     

化学共沉淀法是制备多组元粉体材料的一种常用方法，其主要过程如下:采用适当的沉淀剂，以正滴或反滴的方式，使得原料溶液中的阳离子以各种形式的沉淀物分离出来，然后将沉淀物进行过滤或离心分离、通过多次洗涤并干燥得到前驱体，前驱体经过锻烧后得到YAG粉体。    H .M .H .  Fadlalla等以硝酸忆，硝酸铝以及硝酸饰，乙酸和稀硝酸为原料，在烧杯中加入3mL乙酸和80 m L去离子水于50 0C搅拌2h，持续搅拌并加入硝酸忆。在另一个烧杯中将硝酸铝溶解于}10 m L去离子水中并于室温搅拌1h，并按照一定比例将硝酸艳加入铝溶液中。两种溶液混合并在其中加入2mL乙二醇，将溶液在79 0C下搅拌并缓慢蒸发所有的溶剂，直至形成泡沫，将泡沫于120 0C干燥，并球磨以获得细粉。所得到粉体经过锻烧后得到球形氧化铝粉体，粒度分布不均匀，约100一1000nm Cia7o    X ianxue  Li等人以硝酸忆和硝酸铝为原料。添加SD S作为分散剂，碳酸氢按为沉淀剂，采用反滴法，制备的粉体经过1000 0C锻烧2 h,得到了均匀球形YAG粉体，粒度约100 nm，见图2us7o    Y ongm ing  Zhang.   H ongm ing  Y u等以硝酸铝和氧化忆为原料，碳酸氢按为沉淀剂，加入PEG 1000。作为空间位阻剂和硫酸按作为静电稳定剂，所制备的前驱体经过1100 0C锻烧2h后，形成了球形的，粒度分布范围窄的YAG粉体。粒度约70 nm C'So      魏岳、李志强等以硝酸忆、硝酸铝、硝酸饰为原料，采用碳酸氢按和氨水的混合物作为沉淀剂，采用反滴法，制备了YAG:Ce荧光粉。结果表明，使用混合沉淀剂所制备的荧光粉的发光强度优于使用单一沉淀剂时，而且当碳酸氢按和氨水的配比为1:吐时，样品呈球形，粒径约为1  l} m，分散性较好[[177

2.2均匀沉淀法     

均匀沉淀法是利用化学反应，使反应溶液中的构晶离子山溶液中缓慢均匀地释放出来，避免了外加沉淀剂造成的局部不均匀性。对于氧化物纳米粉体的制备，常用尿素作为均匀沉淀剂，尿素的水溶液在83 0C以上发生分解反应而生成OH一和COzz一起到沉淀剂的作用，均匀沉淀产物为金属氢氧化物或金属碱式碳酸盐。     

卢利平、刘景和等采用均相沉淀法，以硝酸铝、硝酸忆为主要原料，以尿素做为均相沉淀剂。前驱粉体经过1200 0C灼烧后可得到粒度均匀、分散性好的YAG超细粉体，颗粒分布范围窄，粉体基本呈椭球形，粒径在150一200 nm之}}} n8y     

吕光哲等以硝酸铝，硝酸忆为原料，尿素为沉淀剂，硫酸按为分散剂，采用均相沉淀法合成了球状YAG纳米粉体，随着硫酸按加入量的增加，粉体山不规则形状向球形粉体过渡，粒度增大，团聚倾向减弱。当硫酸根与金属阳离子的摩尔比为0.21时，所制备的前驱体经1100 0C锻烧后得到粒度大小比较均匀，约200一100 nm球形YAG粉体[Cisl    X iaojaan   X u.  X udong  Sun等采用尿素均匀沉淀法制备了球形YAG粉体，以硝酸铝和硫酸铝按，硝酸忆为原料，尿素为均相沉淀剂，合成了近似球状亚微米级YAG前驱粉体，粉体粒度约800 nm。该粉体经过1000 0C锻烧}1 h后，得到球形度极高的均匀分散的YAG粉体，粒度约500 nm(见图3) Cza7o

 3水热法(溶剂热法)     

水热合成法是指在一定温度下，利用在高压下绝大多数的氧化物的溶解度均小于氢氧化物在水中的溶解度。因而使反应在液相或气相中进行，在水的自身压强下而进行的反应。一般水热合成YAG粉体，所制备球形YAG粉体，球形度好，大小一致，而且分散性好，没有团聚现象。   

H uijaan  Y ang，Le  Y uan等人以硝酸盐为反应物阳离子浓度为0.1 M，以尿素为均相沉淀剂，尿素浓度为0. }1 M。共80 m L放入100 m L水热反应釜中。先于100 0C加热}1 h，再于210 0C保温20 h o得到粉体经过过滤清洗后于100 0C烘干。最后在1000一1300 0C锻烧}1 h燥[23]。所制备YAG前驱体见图50    

 山照片可以看出:粒度200一260 nm球形，分散颗粒，当保温时间延长至lOh，粉体存在颗粒的长大和团聚。

4其他工艺方法

4.1冷冻干燥法  

 Y.  Rabinovitcha.  C. Bogicevicb等人使用乳酸铝，醋酸忆，醋酸钦溶解于沸腾的去离子水中，用高纯乙酸来调整溶液的pH值低于吐以避免生成乳酸忆沉淀，然后将沸腾的溶液喷到液氮内冷冻干燥。制备的粉体经过900℃和1200 0C锻烧后粉体为近似球形，粒度约100 nm。900 0C锻烧后的透射电镜照片见图6 0 900 0C锻烧产物粒度约为20一70 nm ,  1200 0C锻烧后粒度约为50一150nm Cza7o

4.2微乳液方法     

郭瑞、曾人杰等采用反相微乳液法，以水/曲拉通X-100/正己醇/(环己烷+正己烷)为微乳体系，铝、忆和饰的硝酸盐和氯化物作为反应物，氨水为沉淀剂，成功制备了球形纳米级饰掺杂忆铝石榴石荧光粉Cz57。所制备YAG粉体径约为50 nm，粒度分布均匀，球形度好(见图7)，纯YAG相可以在800 0C合成，合成温度相对固相反应法大幅度降低。

5发展现状与研究方向展望

5.1球形YAG粉体制备方法的比较     

通过对儿种不同的液相合成球形YAG粉体的方法的比较，可以发现:    采用喷雾热解法合成的球形YAG粉体是在微小液滴中的化学反应，不存在研磨过程，所以制备的粉体组成均匀、杂质含量少。另外所制备的粉体球形度很高，比表面积比较大，粒径大小可以通过调整液流进行控制。但采用此方法制备的颗粒强度较低，且粒度不均匀，粒度分布范围较宽。      采用共沉淀方法制备的YAG粉体粒度均匀、化学纯度高、颗粒细小可以达到纳米级，形成YAG相的温度低。粉体成分可控，易于制备多组分掺杂YAG粉体。但缺点在于难于控制粉体的形貌，很难制备完全球形的分散粉体。加入一定量的分散剂后，形貌有很大改善。    

 均匀沉淀法能够制备粒度分布均匀的，球形度较高的YAG粉体，但反应过程中的影响因素较多，不但需要精确调配反应物，而且需要严格控制反应参数，且球形粉体一般在较低浓下得到，因而产量较低。   

水热(溶剂热)法能够制备粒度分布均匀的球形YAG粉体，但该方法需要用到高压水热反应釜，生产周期长，产率较低，能耗较大，据工业化大批量生产尚有较大差距。   

冷冻干燥法，微乳液法等方法虽然能够得到球形或类球形粉体，但其粉体粒度均匀性较差，粒度分布较宽，而且存在一定程度的团聚现象。

5.2球形YAG粉体未来研究方向展望   

在上述方法的比较中可以看出:均相沉淀法所制备的YAG粉体的球形度和分散性均具有较大优势。均相沉淀法已经成功用于制备多种单分散氧化物球形粉体，但用于制备单分散球形YAG粉体的相关研究很少，而且所制备的粉体的形状多为近似球形或存在严重的团聚。因此在该领域进行系统的研究将具有较好的应用前景。而均相沉淀法的研究重点应集中在如何精确配比反应物，如何控制反应过程中沉淀动力学特征，调整不同离子聚沉同步性，提高产量等问题的研究上。   

在控制前驱体形貌上，表面活性剂已经发挥着不可或缺的作用Czsl，有机分散剂可以大大降低粉体微结构的不均匀性，显著影响粉体的形貌和团聚特性，在液相法中添加分散剂，其工艺过程简单，在较低温度下锻烧可以完全排除，对于球形YAG粉体的制备尤其作用显著，分散剂可以应用在如:喷雾热解、沉淀法、水热法等各种球形YAG粉体的制备过程中，但作用效果需要大量的实验尝试，作用机理需要详细的分析和研究。

参考文献:[1]1K ESU E  A .Polycrystalline N d:Y A G  ceram fits lasers口].        Optical M aterials,2002,19:183-187.[2]KONG  t.  R,MA  J,HUANG  H .1, ow   tem p eratu re        仆rm anon  of yttrium  alum inum  garnet什om  ox ides v is        a  h igh一energy  ball  m filling  process口j.M aterials  L etters,        2002, 56 :344- 348.[3]STEVENSON  A  J,I.T Xin,MARTTNE7,  M  A，et  al.        E H'ect  of  S i0。on  densification  and  m icrostructure        developm ent  in    N d:Y A G  transparent ceram fits口].J        A m  C eram  Soc,2011,94:1380-1387.[4]W ANG  Shi  jie,XU  Ye  bin,LU  Pei  xiang,et al.        Synthesis  of yttrium  alum inum  garnet守AG)from  an        eth y len ed iam in etetraacetic  acid  p recu rso二口j.M aterials        Science and Engineering 8,2006,127:203-206.[5]LT  Jiang,W U       Y u  song,PA N  Y u  bai,et  al.Fabrication,        m icrostructure  and  properties  of  highly  transparent        Nd:Y A G  laser  ceram fits口j.0 ptical M aterials,2008,31:          6-17.「6]刘大成，粉体团聚及解决措施田.中国陶瓷，2000, 36 (6):          33-36.[7]A gus  Purw an to  et  al.H igh  lum finance  Y A G:Ce        nanoparticles  fabricated什om  urea added aqueous        precursor  by  flam a  process,  Jou二。al  of  A lloys  and        C om pounds,2008,463: 350-357.[8]M .Sub  rez,A.Fernb   ndez,J.L.M ene  ndeza,et  al.H of        isostatic pressing of optically  active N d:Y A G  pow ders        doped  by  a  colloidal  processing  route.丁ournal  of小e European C eram is Society,2010,30:1489-1494.L TU   M  in,W  A N G   Sh iw ei,et  al.Preparation     andupconversion  lum inescence  of  Y A G仅A 1_0、:):Y b3，Ho3Nanocrystals,JOURNAL  OF  RARE  EARTHS,2009,27 (1):66-70.7,uogui W u,  Xudong  7,hang,et al.Solvothermal  syn小esisof  spherical  Y A G  pow ders  via  dififerent precipitants.Jou二al of A lloys and C om pounds,2009,472:576-580.Sang  H o  l.ee,H ye  Y oung  K o0，Su  M in  l.ee,etal.C h aracteristics  of Y 3A 1_0 }}:Ce phosphor powdersprepared  by  spray  pyrolysis什om  eth y len ed iam in etetraacetic  acid  solution.C eram its  Tnternationa1,2010,36:611一615.t .M antic，K .M arinkovic，et  al.Y A G:C e3nanostructured  particles obtained  via spray  pyrolysis ofpolym eric  precursor  solution.  Jou二al  of  the  EuropeanC eram is Society,2010,30:577-582.R.l.b pez,J.7,b ratel,E.A.Aguilarl，et  al.Preparationof neodym ium一doped  yttrium  alum inum  garnet pow dersand  fiibers,JOURNAL  OF  RARE          EARTHS,2008,26(5):670-673.H .61 .H .Fadlalla,  C.C.Tang,  YAG:C e3'  n an o- sizedparticles  prepared  by  precipitation  technique,  M aterialsChem istry and Physics,2009, 114: 99-102.X ianxue  l.i,W  en卫W ang,Preparation  of  uni仆rm 1ydispersed  Y A G  ultrafine  pow ders  by  co-precipitationm ethod  w ith  SDS  treatm en}Pow der  Technology,2009,196:26-29.Y on gm ing  7,h ang,H on gm ing  Y u.Syn角esis  of  Y A Gpow ders  by角e  co一precipitation  m ethod.C eram ics怕tern anon al, 2009, 35 :2077- 2081. 魏岳，李志强，庄云飞，等.混合沉淀剂对YAG:Ce荧光粉性能的影响.材料导报，2010,24(1):23-26.卢利平，刘景和，孙晶，等.N d:YAG激光透明陶瓷超细粉体的合成及其性能表征.光学技术，2005,31 (2):306-308.吕光哲，刘志明，许龙山，等.均相沉淀法制备YAG球形粉体及透明陶瓷.中国有色金属学报，2012,22 (5):1347-1351.X iao卫an  Xu,Xudong  Sun,Hongl.iu,et.al.Synthesisof  M onodispersed  Spherical  Y ttrium        A lum inumG am et (Y A G)Pow ders  by  a  H om ogeneous   PrecipitationM eth od. J.A m .C eram .Soc. 2012,95 (12):3821一3826.H uijuan  Y ang,Le  Y uan.Lum inescent  propertiesofi' YAG:Ce3  phosphor powders prepared  byhydrotherm al-hom ogeneous  precipitation  m ethod.M aterials l.etters,2009,63:2271一2273.衰乐，徐华蕊.水热均匀沉淀法制备YAG纳米粉体，桂林电子科技大学学报，2009,29 (3):260-263.7,uogui  W u  a,Xudong  7,hang,et  al.Preparation  ofiYAG:Ce  spheroidal  phase-pure  particles  by  solvo-therm al   m ethod  and  their  photolum inescence.Jou二al ofiA lloys and C om pounds,2009,468:571一574.Y.Rabinovitcha,C.Rogicevicb,et al.Free}e一driednanom etric  neodym ium一doped  Y A G  pow ders仆rtran sp aren t  ceram ics. Jou二。al  of  m aterials  processingtech n o to gy, 2008,199 :314- 320.郭瑞，曾人杰，吴音，等.微乳液法制备纳米球形YAG:C e3荧光粉及其发光性能.硅酸盐学报，2008,360):352-357.许坷敬，杨新春，刘风春，等.高分子表面活性剂对氧化物陶瓷超微颗粒的分散作用.中国陶瓷,1999,  35(5):15-18.