[其他]碳還原法合成燈用稀土藍、綠兩種熒光粉

在審

• 申請號: 101985000000242
• 申請日: 1985-04-01
• 公開（公告）號: CN85100242B
• 公開（公告）日: 1988-11-02
• 發明（設計）人: 何喜慶;蔣昌武;吳琳琍;陳純;孫聚堂
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明描述了碳還原法合成燈用稀士藍、綠兩種熒光粉的方法，將常用的三次灼燒改為一次灼燒，并用設計的灼燒裝置裝填試料，來實現一步合成和還原；并避免了Ｃｅ⁺³和Ｔｂ⁺³的再氧化。生產藍、綠熒光粉的方法簡便，安全，生產效率高，產量增加１０倍。藍色熒光粉的發光強度是Ｎ₂－Ｈ₂還原法產品的發光強度的１１０－１２０％，生產成本也低。

一種稀土三基色熒光粉。使用稀土三基色熒光粉的熒光燈具，其具有光通量高，顯色性好，色溫可調和熒光燈光衰小，使用壽命長等優點。然而，稀土藍、綠兩種熒光粉均系由低價態稀土離子激活的鋁酸鹽熒光粉。其化學式分別為（Ba、Eu）Mg₂Al₁₆O₂₇，（藍色）、（Ce，Tb）MgAl₁₁O₁₀、（綠色），即它們分別由Eu⁺²、Ce⁺³和Tb⁺³激活形成發光中心。使用的稀土原料，國內外一般是市售的穩定態的Eu₂O₃，CeO₂和Tb₄O₇，故在藍、綠熒光粉的合成中，都要有“還原”步驟。而且由于Al₂O₃的化學性質，合成稀土鋁酸鹽必須在1400-1600℃下進行，這樣才可以獲得高質量的產品，因此，自1974年由VerstegenJ.M.P.J.成功地合成稀土鋁酸鹽藍、綠兩種熒光粉〔詳見文獻VerstegenJ.M.P.J.，J.Electrochem.Soc.，121，1623（1974）.〕至1981年和1983年徐燕等人作了合成方法的兩次改進，〔詳見《發光與顯示》1，52-62（1981）和1，34-37（1983），〕其合成方法和還原手段仍采用高于1200℃下灼燒兩次，每次三小時，然后在1000℃以上和H₂-N₂氣氛中還原三小時以上的方法。這一生產工藝存在周期長（三次高溫灼燒而且恒溫時間不短），不安全（高溫下氫氣易引起爆炸事故），電能消耗大等缺點。

此外，碳還原法尚有兩個有待解決的技術難題，一是高溫下黑色碳粉粒要污染產品：二是高溫下碳的還原性過強，會使鹽類中的金屬離子還原為金屬單質（如Ba）會使產品的發光亮度下降。

針對上述問題，本發明研究出一步碳還原法合成燈用稀土藍，綠熒光粉的新方法，本發明的特點是只需經過一個步驟，便可以完成合成還原兩個操作程序，變三次灼燒為一次灼燒〔見附圖1〕，這樣既可縮短生產周期，提高生產效率，又不需要使用氫氣，避免了氫氣爆炸事故，保證了安全生產。

本發明的另一特點是采用了灼燒坩堝〔見附圖2〕進行一步法合成。剛玉圓蓋（5）和氧化鋁粉（6）的作用是“擋住”大量的空氣不讓進入坩堝，只讓極小量空氣進入，“控制”氧氣量，以造成氧氣不足，使碳和氧實現下列化學反應：

2C+O₂2CO

而剛玉小圓蓋（2）是“擋住”碳粒不讓它污染試料，而剛玉小圓蓋（2）和坩堝（7）之間留有縫隙，縫隙間裝填該產品次品，讓CO氣體進入試料，使高價稀土還原為低價稀土（Eu²⁺，Ce³⁺，Tb³⁺）并可避免再氧化。

本發明還有一個特點：綠色熒光粉合成中，CeO₂和Tb₄O₇雖可在高溫下還原為Ce³⁺和Tb³⁺，但在冷卻過程中，由于空氣中氧的作用，又有一部分Ce⁺³和Tb⁺³要被氧化成高價，使產品的發光亮度降低，國外在冷卻過程中采用氮氣保護，防止氧化，這給生產帶來不便;可喜的是：采用本發明，圓滿地控制了氧氣進入試料中。很簡便地防止了Ce⁺³和Tb⁺³再氧化。