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1.1.3 稀土发光材料的制备
荧光粉作为一种光学功能材料，其性能严格地受原料及其制备工艺技术的控制。为了获得性能更好的荧光粉，拓宽其应用领域，人们对荧光粉的合成工艺技术一直进行着不断地探索研究。荧光粉的制备方法很多，目前主要的合成方法有：高温固相反应法、溶胶-凝胶法、硝酸盐热分解法、均相共沉淀法、低温燃烧合成法、水热合成法、微波辐射合成法、高分子网络凝胶法、表面扩散法等。
（1） 高温固相反应法
高温固相反应法是合成荧光粉应用最早、最多的一种方法。高温固相反应法的基本过程为：先把固体原料按一定的配比混合均匀，然后在某种气氛下进行长时间的加热，使反应物在高温下通过接触的界面发生离子的自扩散和互扩散，或者使原有化学键发生断裂，这种变化向固体原料内部或深度扩散，从而导致了一种新物质的生成，取出冷却，经过粉碎过筛和后处理即可得荧光粉[9]。
它的重要条件是反应物必须相互接触，即反应是通过颗粒界面进行的。反应物颗粒越细，其比表面积越大，反应物之间的接触面积也就越大，从而有利于固相反应的进行[12]。因此将反应物研磨并充分混合均匀有利于增大反应速率。另外，温度、压力、添加剂等也是影响反应的重要因素。在高温固相反应中往往还要控制一定的反应气氛，有些反应物在不同的反应气氛中会生成不同的产物，因此控制好反应气氛也非常重要。
（2） 溶胶-凝胶法
溶胶－凝胶法（Sol-Gel）是指从金属的有机物或无机物的溶液出发，在低温下，通过溶液中的水解、聚合等化学反应，首先生成溶胶，进而生成具有一定空间结构的凝胶，然后经过热处理或减压干燥，在较低的温度下制备出各种无机材料或复合材料的方法[10]。
溶胶-凝胶法的基本原理是：易于水解的金属化合物（无机盐或金属醇盐），在某种溶剂中与水发生反应，经过水解与缩聚过程逐渐凝胶化，再经干燥煅烧等处理后得到所需材料，基本反应有水解反应和聚合反应。
它与传统的高温固相反应相比，具有起始反应活性高、反应组分可以在分子水平上混合均匀、组成精确、合成温度低、可节省能源等明显优点[11]。用此法得到的产物，随灼烧温度的不同，粒径在12O～230nm之间。灼烧温度较低时，粒径小，温度高时，粒径大且结团现象加重。
（3） 硝酸盐热分解法
硝酸盐热分解法是一种液相合成法，先将初始原料经过溶解、搅拌、蒸干等过程，然后在高温下进行锻烧，从而制得产物。采用高温煅烧的方法制备硼酸盐荧光粉容易引起烧结，尤其是制备多硼酸盐荧光粉时非常容易玻璃化[12]。硝酸盐热分解法适合用于制备多硼酸盐荧光粉。硝酸盐热分解法具有成本低廉、反应无需研磨，可以降低合成温度等优点。但是其原料必须是易溶于水或者酸的物质，它的另外一个缺点就是无法控制产物形貌。
（4） 化学共沉淀法
化学沉淀法是向含有构成某种化合物的离子原料溶液中添加适当的沉淀剂，当这些离子与沉淀剂的浓度乘积大于其溶度积时，原料溶液中的阳离子将以各种形式的沉淀物析出[13]。沉淀法又包括直接沉淀法、共沉淀法、均匀沉淀法等。
1.2 稀土元素Eu
Eu是稀土元素中较活泼的金属。室温下，Eu会在空气中很快被氧化成粉末。Eu可以与硼、碳、硫等非金属反应。Eu属于轻稀土或是中重稀土中的中稀土。
1.2.1 Eu3+ 的发光机理
稀土离子之所以具有许多特殊的发光现象，源于它们具有特殊的电子构型。
Eu 的电子构型为：4f7 5s2 5p6 5d0 6s2