李 豆

一、熒光粉的發(fā)展:

熒光粉是一種具有特殊晶體結(jié)構(gòu)的發(fā)光材料。通?？煞譃楣庵掳l(fā)光熒光粉和帶有放射性的熒光粉兩類。光致發(fā)光熒光粉是指在受到光照射后，熒光粉把能量儲(chǔ)存起來，停止照射后，再以熒光的方式釋放出來，持續(xù)時(shí)間可達(dá)十幾小時(shí);而利用放射性物質(zhì)激發(fā)發(fā)光的熒光粉，發(fā)光時(shí)間長，但帶有一定毒性且會(huì)造成環(huán)境污染等。

熒光燈和熒光粉出現(xiàn)在19世紀(jì)初，是人們在研究放電發(fā)光現(xiàn)象的過程中開發(fā)出來的。當(dāng)時(shí)的熒光燈發(fā)光效率低并有毒性。1942年，A.H.麥基格發(fā)明鹵磷酸鈣熒光粉并用在熒光燈內(nèi)，這種粉發(fā)光效率高、無毒、價(jià)格便宜，在照明領(lǐng)域引起了一次革命。1974年，荷蘭的范爾斯泰亨等合成了發(fā)射峰值分別在三基色(波長為450nm、550nm和610nm)范圍內(nèi)的三種稀土熒光粉，大大提高了燈的發(fā)光效率，使熒光燈有了新的突破。

二、熒光粉的合成方法

合成熒光粉的方法有多種，常用的有:高溫固相法，微波輻射法，溶膠凝膠法，燃燒法，水熱合成法，共沉淀法和熔鹽法等。

高溫固相法是在按一定計(jì)量比稱量的合成物質(zhì)中加入定量的助溶劑，補(bǔ)償劑，再將其充分研磨均勻，然后在一定的溫度、時(shí)間等條件下進(jìn)行焙燒，所得產(chǎn)品經(jīng)粉碎等處理得到所需產(chǎn)品。這種方法操作簡單，容易實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)。但熒光粉粒度較大，研磨時(shí)易引入雜質(zhì)，會(huì)有成分偏析的現(xiàn)象，從而會(huì)降低發(fā)光效率，若灼燒溫度偏高，則會(huì)燒結(jié)嚴(yán)重在最后研磨時(shí)會(huì)破壞激活劑所在的晶格位置從而導(dǎo)致發(fā)光效率的降低。

微波輻射法則是利用微波爐發(fā)出的微波，再通過吸收介質(zhì)傳遞給反映體系，使溫度迅速升高至所需溫度，在較短時(shí)間內(nèi)完成反應(yīng)。這種輻射加熱溫度上升快，大大縮短了反應(yīng)時(shí)間，避免了煅燒過程中晶粒長大、團(tuán)聚等不良影響。但此法要求反應(yīng)原料要能吸收微波的作用，這在一定程度上限制了它的應(yīng)用。

溶膠凝膠法是一種能在低溫或溫和條件下進(jìn)行的軟化學(xué)合成方法。它首先是將金屬鹽等原料溶解在溶液中，然后經(jīng)過水解反應(yīng)再進(jìn)行聚合，成為溶膠，經(jīng)過千燥后成具有一定空間結(jié)構(gòu)的凝膠，再經(jīng)焙燒、粉碎等處理后得到所需要產(chǎn)品。這種方法的得到的熒光粉純度高，顆粒均勻，反應(yīng)容易進(jìn)行，溫度低。但其所需原料成本相對較高，溶液PH值、粘度等反應(yīng)條件難以控制。

燃燒法以金屬陽離子的硝酸鹽作為氧化劑，加入適量絡(luò)合劑、燃料，再充分混合均勻，反應(yīng)啟動(dòng)后，立即釋放的巨大能量用于加熱反應(yīng)物，支持進(jìn)一步的反應(yīng)。此方法瞬間能達(dá)到幾千度的高溫，在極短時(shí)間內(nèi)完成反應(yīng)，得到的產(chǎn)物純度較高，顆粒尺寸小，相對發(fā)光亮度較高。但燃燒劑、助燃劑過量或操作不當(dāng)會(huì)致反應(yīng)失敗或出現(xiàn)爆炸危險(xiǎn)。

水熱合成法是在一定溫度和壓力條件下利用水溶液中物質(zhì)化學(xué)反應(yīng)所進(jìn)行的合成方法。在水溶液中離子混合均勻;水隨溫度升高和自生壓力增大，變成一種氣態(tài)礦化劑，具有非常大的解聚能力，其間化學(xué)反應(yīng)快，得到的粉末形貌規(guī)則，不團(tuán)聚。能得到純度較高的結(jié)晶粉末。但水熱法對儀器要求較高。

共沉淀法是在混合金屬鹽溶液中加入沉淀劑，在沉淀劑所釋放的沉淀離子作用下，各組分充分均勻的混合沉淀，然后再對沉淀物進(jìn)行加熱分解，獲得產(chǎn)物。這種方法對設(shè)備要求不高，操作簡單。得到的粉末不結(jié)團(tuán)，粒徑小，分布均勻。但溶液離子濃度，溶液酸堿度等對產(chǎn)物形貌均勻性都會(huì)產(chǎn)生影響，控制條件較多。

熔鹽合成法以低熔點(diǎn)的鹽類做為高溫溶劑，使反應(yīng)物溶解在熔鹽中，因?yàn)楹铣蛇^程中液相的出現(xiàn)，溶質(zhì)在熔鹽中高速移動(dòng)，大大縮短了反應(yīng)時(shí)間。此方法與常規(guī)固相法比較，其工藝簡單、合成溫度低、合成的粉體結(jié)構(gòu)均勻、物相純度高。

三、熒光粉的應(yīng)用

熒光粉可用于日光燈、節(jié)能燈、LED燈與顯示屏、老式電視機(jī)及彩色顯示器，PDP電視，銹蚊的黑光燈，應(yīng)急指示牌，公路上的指示標(biāo)記染料，復(fù)印機(jī)等。

熒光粉具有熱穩(wěn)定性好、安全環(huán)保的特點(diǎn)，適用於各種白光，可調(diào)節(jié)出不同的紅色，藍(lán)色，黃色等等的色彩。

節(jié)能燈中的熒光粉主要是三基色熒光粉，它由三種稀土材料按一定比例混合而成，其發(fā)光效率比普通白熾燈高兩倍以上。目前我國家庭照明中，節(jié)能燈僅占7%，未來的需求應(yīng)該是很大的。

將熒光粉材料涂于發(fā)光二極管(LED)上可以產(chǎn)生白光光源，這也是近年來在照明領(lǐng)域興起的半導(dǎo)體照明。它具有環(huán)保、長壽、高效節(jié)能、結(jié)構(gòu)簡單安全性好等特點(diǎn)?？沙蔀樾碌恼彰麟姽庠?。

用于誘殺蟲害的黑光燈是利用峰值為350nm的紫外熒光粉。復(fù)印燈則根據(jù)所用的感光體或光電面的不同譜線，選擇不同的熒光粉，如重氮復(fù)印燈選用焦磷酸鍶(Sr2P2O7:Eu)，而靜電復(fù)印燈則用鎵酸鎂(MgGa2O4:Mn)和硅酸鋅(Zn2SiO4:Mn)等。

在實(shí)際生活中，人們也可用熒光粉制成弱照明光源?？蓪晒夥弁吭趦x表、鐘表、機(jī)器上各種開關(guān)標(biāo)志或門的把手等處，也可用各種透光塑料一起壓制成各種符號(hào)、部件、或電源開關(guān)、插座等。這些發(fā)光部件在夜間仍持續(xù)發(fā)光，為人們的工作和生活帶來方便。若把熒光粉材料摻入紡織品中，則可制成有夜光的紡織品，晚上穿在身上，可提高人的安全性，減少交通事故。(作者單位:南京信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院)

［1］童義平，嚴(yán)嘉燕CaAI12Ol9:xMn4+紅色熒光粉的合成及發(fā)光研究.光譜學(xué)與光譜分析，2014年12月第34卷，第12期

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［3］劉娟，王 瑋，周立亞.MAI204:Eu3+紅色熒光粉的制備及其發(fā)光性質(zhì)研究.廣西大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版，2014年6月，第39卷，第3期

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