摘要:以Y}O,, Gd}O,, Ce(NO,),"6H}0, AI(NO,),"9H}0为原料，采用微波均相沉淀法制各了Ce:(Y, Gd),AI50,:前驱体，经1 100 0C股烧得到粒径在100 nm左右的近球形粉体测试结果表明:该粉具有良好的荧光性能，呈现宽带激发和宽带发射，激发主峰在456 nm,半高宽约为60 nm，在460 nm入射光的激发卜，发射峰在566 nm左右，半高宽约为125 nm由于Gd'十的掺入改变了基体的胃l场结构，致使发射光谱发生了全l_移

关键词:微波均相沉淀法:荧光粉:激发光谱:发射光谱   

白光LED光源以其高效、节能、长寿命、安全可靠、绿色环保等众多优点，近年来备受人们的关注，被称为第四代照明光源。在大力提倡节能环保的21世纪白光LED照明拥有广阔的市场和发展前景。   

Ce: Y3A1503(简写为Ce:YAG)荧光粉是白光LED的重要组成部分，荧光粉的性能直接影响到白光LED的性能。目前，Ce:YAG荧光粉的制备方法主要是高温固相法。荧光粉在实际应用时还存在效率低、显色性差、颗粒难以控制等缺点，近年来围绕这些问题，国内外学者对助熔剂[m、制备方法[2一4]、共掺杂离子「5, 6]颗粒大小及形貌「}l等诸多因素开展了广泛的研究，荧光粉的性能正在逐步得到提高。   

本文中采用微波均相法[[A]以部分Gd;+代替Y;i来制备Ce:(Cd, Y)AG荧光粉，以期改善Ce: YAG荧光粉的性能。

1实验   

按[Y;']: [Gd;']: [Ce;']: [Al;']等于(3- x- y): x:Y:5的物质的量比，分别精确称量Yz03( >99.99%) , Gdz03(>99.99% )，Ce (N03)3 " 6Ha0和A1 (N0}3 "9Ha0，将YZ03,  GdZ03溶于硝酸中，然后用去离子水稀释，Ce}NO} "6H必，Al(NO} "9H必溶解在稀释后的溶液中制成母盐溶液，向母盐溶液中加入一定量的(NHQ)Z SO、和尿素，搅拌使其溶解，混合均匀后定容。   

取适量的母盐溶液置于反应容器，反应容器置于改造后的家用微波炉中，选取合适的加热制度加热，反应得到前驱体，把前驱体倒入烧杯中，放在磁力搅拌器上强力搅拌陈化。前驱体用去离子水、乙醇分别洗涤3次，然后置于干燥箱中80 0C干燥12h，干燥好的前驱体在空气中分别于900, 1 000, 1 100 0C锻烧2 ho   

采用美国Bio- RadFIS- 165型红外光谱仪(IR)分析前驱体的化学组成;德国耐驰的STA- 409- EP型综合热分析仪(DTA/TG)用于分析前驱体在锻烧过程中的物相变化;采用德国布鲁克的D8- Advance型X射线衍射仪(XRD)分析不同温度下锻烧产物的物相组成;用美国贝克曼的LS13320型激光粒度分析仪(LD)测试粉体的粒度大小及分布;采用日本电子的JEOL- 2010型透射电子显微镜(TEM)观测粉体的颗粒大小及形貌;美国PE公司的LS- 55型荧光/磷光分光光度计用来测试Ce: (Y, Gd)AG荧光粉的荧光J哇能。

2结果与讨论

2.1  Ce:(Y, Gd)AG前驱体分析   

图1是Ce: (Y, Gd)AG前驱体的红外光谱。在3 436 cm‘左右有一个较为宽大的吸收峰，主要是由于前驱体吸附水和OH中H-O键的振动吸收所致，并且吸收峰比较宽大，这说明前驱体中含有较多水分和OH;在2 924 cm‘处出现了NHQ+的吸收峰，但是强度很小，说明洗涤过程中NHQ+没有能够完全脱除;1 632cm‘和1 385cm‘两个吸收峰是由于C03Z中C-O键的弯曲、伸缩、振动引起的吸收。1 129cm`处的吸收峰是由于SOQZ-引起的，这说明虽然经过了多次洗涤，仍有少量SOQZ存在;618 cm‘附近有一个较宽的吸收，这是由于金属离子Y;', Al;', Ce;'和OH-, C03Z等离子形成的R-O键的弯曲、伸缩等运动引起的吸收(R为金属离子)。由以上结果可以看出，前驱体中既含有C03Z又含有OH，因此，所制备前驱体的化学组成可能为RZ(C03)3, R(OH)CO:以及R(OH):的混合物。  

 图2给出了Ce: (Y, Gd)AG前驱体在锻烧过程中的DTA/TG曲线，升温速度为10 0C/min。由图可以看出，在DTA曲线上300 0C之前有两个明显的吸热峰，TG曲线上伴有明显的失重，100 0C左右的吸热峰主要是由于表而吸附水的脱除引起，187 0C左右的吸收主要是胶体水脱除引起，二者引起的总失重达到了30 %，说明前驱体里包含有较多的水分，这也验证了前而红外光谱中H-O键的强烈吸收;200 }= 700℃之间TG曲线上连续失重，这主要是前驱体中Rz}CO}, B}OH)CO:以及B(OH):的分解所造成。但是在450 0C左右时TG曲线上出现了一个不明显的增重峰，与之相对应DTA曲线上出现了一个放热峰，这可能是由于掺杂的Ce;'部分的被氧化成Ce4'所致;700 0C之后TG曲线上基本没有什么变化，DTA曲线上在1 200 0C左右有一个放热峰，这可能是由于YAG相的形成所致，由于DTA曲线具有滞后效应，所以可以推测YAG相可能在1100 0C就开始形成。

2.2锻烧产物分析   

图3是Ce: (Y, Gd)AG前驱体在不同温度下锻烧产物的XRD图。从图中可以看出，1 000 0C锻烧产物开始出现YAG的衍射峰，但是强度还很弱，YAP相占主导地位。但是从1 100 0C锻烧2h产物的XRD图可以看出，纯的YAG相已经形成，YAP的衍射峰消失，并且YAG相的衍射峰比较尖锐，说明YAG相的结晶性良好，这说明采用微波均相沉淀法在1 100℃锻烧2h就可以得到结晶性良好的纯YAG相，这与传统的高温固相法相比，既降低了锻烧温度又减少了保温时间。   

图4是1 100 0C锻烧2h产物的粒度分布曲线。由累计分布曲线可以看出95%以上的颗粒都在200nm以下，且主要集中分布在50--150 nm之间，平均粒径为85 nm。荧光粉粒度和粒度分布是影响白光LED性能至关重要的因素之一，超细且分布较窄的荧光粉有利于涂粉的均匀性，这直接影响着白光LED整体的发光效果和荧光性能。采用微波均相沉淀法制备的Ce: (Y, Gd)AG荧光粉能够满足超细且分布窄的要求，这与传统的高温固相法相比具有明显的优越性。   

对于荧光粉而言，荧光粉的颗粒形貌也是影响荧光粉性能的重要因素之一，球形颗粒有利于减少表而缺陷和增加粉的堆积密度，因此，在制备荧光粉的时候总希望得到球形或近球形的颗粒。图5是采用微波均相沉淀法1 100 0C锻烧2h产物的TEM照片。可以看出，颗粒为近球形，具有较好的分散性。颗粒大小在100 nm左右，这与前而激光粒度分析的结果相一致。

2.3  Ce:(Y, Gd)AG荧光粉性能  

 图6给出的是Ce: (Y, Gd)AG前;L体在1 100 0C锻烧2h产物的激发光谱和发射光谱。可以看出，Ce;'在(Y, Gd)AG基体中表现为宽带激发和宽带发射，激发主峰在456 nm左右，半高宽约为60 nm，这能很好的与蓝光LED芯片在460 nm左右的发射相吻合。Ce;'的激发跃迁是禁界允许的d- f跃迁.由于d层处在原子的最外层，容易受到晶场的影响，使能级产生劈裂，导致激发跃迁吸收的宽化。在460 nm的激发下，其发射峰在566 nm左右，半高宽约为125 nm，这与单纯的Ce: YAG荧光粉在550 nm发射[9]相比发生了红移，红移距离为16 nm，这主要是因为Gd;'取代Y;'以后，改变了基体的晶场结构，致使Ce;'的基态能级(zFsiz}午oz)位置也发生了改变，能量有所提高，从而导致了发射光谱的红移，这种红移对于提高白光LED的暖色成分是非常有益的。

3结论   

本文中以Yz03, Gdz03, Ce(N03)3"6Hz0, Al(N03)3"9H20, (NHQ)ZSO、和尿素为原料，采用微波均相沉淀法制备了Ce:(Y, Gd)AG前驱体，经1 100 0Ck}烧2h得到分散性良好的近球形粉体，粒径在100 nm左右。测试结果表明，该粉具有良好的荧光性能，激发主峰在456 nm，半高宽约为60 nm，在460 nm入射光的激发下，发射峰在566 nm左右，半高宽约为125nm，由于Gd;'的掺入改变了基体的晶场结构，致使发射光谱发生了红移。采用本方法制备的Ce:(Y, Gd)AG荧光粉能够很好的和蓝光LED配合实现白光，并且有望提高白光LED的显色性。

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