铈掺杂的钇铝石榴石(Y₃Al₅O₁₂:Ce³⁺,YAG:Ce³⁺)荧光粉在白光LED中起到至关重要的作用,其发光效率、光谱特性和颗粒尺寸等性能直接决定了白光LED的光效、光色和光色均匀性。若能制备出高分散的纳米尺寸的YAG:Ce³⁺荧光粉颗粒,不仅能改善白光LED的光谱性能,还可消除因光散射带来的光效损失,更能基本解决荧光粉的沉降及其带来的色温漂移问题。若能进一步制备出10 nm以下的无团聚YAG:Ce³⁺颗粒,其应用范围还可拓展到生物医学领域。但是,高分散YAG:Ce³⁺纳米颗粒的制备极其困难,现有技术均难以抑制1000℃高温下纳米颗粒强烈的团聚行为。本文引入水溶性无机盐为高温隔离相,成功避免了高温合成YAG:Ce³⁺时纳米颗粒的团聚和烧结,并最终制备出粒径仅5-6 nm的高分散YAG:Ce³⁺荧光粉颗粒,颗粒结晶性良好,并表现出良好的光谱特性和抗光致氧化性能。本文首先使用尿素沉淀法制备出纳米YAG:Ce³⁺前驱体颗粒,然后分别以高温熔盐和高熔点固体盐为隔离相,探索了高分散YAG:Ce³⁺颗粒的制备技术及各影响因素对颗粒尺寸、形貌和性能的影响。研究过程及结论如下:1.先以Al₂O₃前驱体为对象,讨论了尿素沉淀法的反应机制及各影响因素,在此基础上研制出5-6 nm的高分散纳米YAG:Ce³⁺前驱体颗粒。研究得出,适宜的沉淀温度为85-90℃,沉淀时间不宜超过80分钟。2.本文将YAG:Ce³⁺前驱体颗粒与无机盐颗粒混合,利用高温熔盐的润湿及隔离作用制备分散纳米YAG:Ce³⁺颗粒。讨论了熔盐种类对YAG:Ce³⁺颗粒形貌及分散性的影响,研究了熔盐原料颗粒尺寸与YAG:Ce³⁺颗粒形貌、分散性及发光性能的关系,并最终获得结晶良好的高分散纳米YAG:Ce³⁺荧光粉,其颗粒尺寸约200nm,内量子效率可达93%。研究发现,前驱体颗粒在原料盐颗粒表面的分散性是调控纳米YAG:Ce³⁺颗粒尺寸及分散性的最关键因素。3.本文独创性开发出含盐微乳液法制备高分散纳米颗粒的技术。使用环己烷/CO-520作为微乳液体系,硫酸钾作为隔离盐,在1000°C下可以制备得到10nm以下均匀的高分散纳米α-Al₂O₃颗粒;通过调整前驱体颗粒大小以及盐料比,可以调控α-Al₂O₃的颗粒尺寸。研究认为,在含盐微乳液中,水相以纳米水滴的形式分散在油相中,而纳米水滴又由前驱体颗粒和盐溶液组成。微乳液破乳时形成无机盐隔离包裹前驱体颗粒的结构,进而在高温下实现了隔离。本文还尝试制备了Eu³⁺离子掺杂的纳米α-Al₂O₃:Eu³⁺荧光粉。4.在含盐微乳液法制备α-Al₂O₃颗粒的基础上,尝试使用了环己烷/CO-520和环己烷/曲拉通两种微乳液体系,分别得到了5 nm和20 nm的高分散YAG:Ce³⁺荧光粉颗粒。研究发现,通过控制前驱体粒径及形态,可以调控纳米YAG:Ce荧光粉的颗粒尺寸及形貌。含盐微乳液法可在1000℃高温下有效抑制纳米颗粒的团聚,有望推广应用于其它高分散纳米颗粒材料的制备。5.比较了商用微米尺寸、200nm和5nm YAG:Ce³⁺荧光粉的光谱特性、激活离子猝灭浓度、量子效率和光稳定性,讨论了颗粒尺寸因素与YAG:Ce³⁺荧光粉发光性能的关系。研究发现:（1）YAG:Ce³⁺荧光粉的发射光谱与颗粒尺寸具有强相关性,在颗粒尺寸为200 nm时,其发射光谱表现出蓝移效应,但5 nm高分散YAG:Ce³⁺荧光粉的发射光谱却表现为红移,与现有晶体场劈裂理论相悖。本文认为,颗粒尺寸的减小不仅影响YAG晶体场强度、导致Ce³⁺发光的斯托克斯位移减小,而且会使Ce³⁺的基态能级与基质价带顶之间的能级间隔变小。当颗粒尺寸非常小时,后者的影响程度更大,因此表现为光谱红移;（2）颗粒尺寸改变不会影响到YAG晶体中Ce³⁺离子的猝灭浓度。（3）纳米YAG:Ce³⁺荧光粉的结晶性改善有助于提高其抗光致氧化性能,1000℃高温制备出的5 nm高分散YAG:Ce³⁺荧光粉表现出良好的抗光致氧化特性,蓝光照射48 h后其发光强度仅下降16%,而20 nm的YAG:Ce荧光粉发光强度仅下降12%。