氣體還原氮化法
一般地講，高溫固相反應法制得的發(fā)光粉比較容易結(jié)塊，顆粒的粒徑比較大，通常還需要進行后處理如粉碎等工藝。而對于硬度高，團聚嚴重的熒光粉而言，粉碎必然會造成顆粒表面的破壞，從而導致大量表面缺陷的產(chǎn)生，直接影響發(fā)光性能。另外，顆粒大小的分布也不均勻，使得粉體的堆積密度小而增大散射系數(shù)，降低了發(fā)光效率。另外，有些氮化物熒光粉合成時必要的金屬或者金屬氮化物，不僅價格昂貴，而且在空氣中極不穩(wěn)定，導致這些氮化物熒光粉的制備過程復雜，生產(chǎn)成本高。因此，需要開發(fā)合適的、簡單的、成本低廉的合成方法來制備顆粒均勻、性能優(yōu)異的氮化物熒光粉。
氣體還原氮化法是一個行之有效的簡單的合成二元系氮化物常用的方法，也是合成三元系或者多元系氮化物熒光粉的方法。例如，張青紅等人在NH3中加熱Al2O3到1000-1400oC就可以得到AlN粉末，其反應式為如下所示：

反應式：Al2O3 + 2NH3 ----> 2AlN + 3H2O                (5)
氨氣分解：2NH3 ---->  N2 +3H2                           (6)
氧化物還原：Al2O3 + 3H2 ---->  2Al + 3H2O                   (7)
金屬氮化：2Al + N2 ----> 2AlN                             (8)

     氣體還原氮化包括兩個過程：氣體還原金屬氧化物和金屬單質(zhì)的氮化，兩個過程實際上都是一個氣-固反應。氣體還原金屬氧化物的機理，現(xiàn)在普遍接受的觀點是吸附-自動催化理論。這種理論認為，氣體還原劑還原金屬氧化物，分為以下幾個步驟：第一步是氣體還原劑如NH3被氧化物吸附。第二步是被吸附的還原劑分子與固體氧化物中的氧相互作用并產(chǎn)生新相。第三步是反應的氣體產(chǎn)物從固體表面上解吸。在反應速度與時間的關系曲線上具有自動催化的特點。

　　吸附　MeO(s) + X(g)  ---->  MeO*X (吸附)           (9)
　　反應　MeO*X(吸附)  ----->  Me*XO (吸附)           (10)
　　解吸　Me*XO(吸附)  ----->  Me+XO(g)              (11)
　　　　　MeO(s) + X(g)  ----->  Me+XO(g)              (12)

氣體還原金屬氧化物總起來有以下過程：(1)氣體還原劑分子由氣流中心擴散到固體外表面而按吸附機理發(fā)生化學還原反應。(2)氣體通過金屬擴散到氧化物-金屬界面上發(fā)生還原反應。(3)氧化物的氧通過金屬擴散到金屬-氣體界面上可能發(fā)生反應。(4)氣體反應產(chǎn)物通過金屬轉(zhuǎn)移到金屬外表面。(5)氣體反應產(chǎn)物從金屬外表面擴散到氣流中心而除去。金屬單質(zhì)的氮化過程就是被還原的金屬與氮氣進行反應得到金屬氮化物的過程。
40年代邱發(fā)洛夫等提出的吸附自動催化理論把還原反應分解為三步：氣體還原劑吸附在礦石鐵氧化物的表面FeO+B—FeO．B；吸附還原劑與氧化物晶格中的氧原子發(fā)生反應，形成仍處于吸附狀態(tài)的新相分子——還原產(chǎn)物FeO•B—Fe•BO；新相分子由礦石表面解吸Fe•BO一Fe+BO。該理論認為第二步產(chǎn)生的新相對反應起了催化作用，它使反應速度加快，呈指數(shù)函數(shù)急劇上升，