盧 楊，王 晶，赫麗杰，王復(fù)棟，張家銘

（1.營口理工學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院，遼寧營口 115014；2.大連交通大學(xué)，遼寧省無機超細粉體制備及應(yīng)用重點實驗室）

鎂鋁尖晶石具有高熔點、高耐磨、低熱膨脹系數(shù)及化學(xué)穩(wěn)定性強等優(yōu)良的理化性質(zhì)，這些性質(zhì)使得鎂鋁尖晶石成為不可或缺的重要材料。傳統(tǒng)的鎂鋁尖晶石通常用以替代有毒有害的鉻質(zhì)耐火材料，廣泛應(yīng)用于水泥回轉(zhuǎn)窯和鋼鐵冶煉等高溫行業(yè)中。近年來，隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，尤其是智能制造的顯著進步，對材料的功能化提出了更高的要求。在此背景下，鎂鋁尖晶石作為一種有前途的綠色環(huán)保型無機功能材料，憑借其優(yōu)良的性能和低廉的價格等特點而受到廣泛關(guān)注，取得了很多研究成果。一方面，研究人員聚焦鎂鋁尖晶石功能粉體的制備工藝，研究其合成機理與形貌的演變規(guī)律，旨在探索低能耗、短流程的綠色合成手段，以制備出分散性良好、具有特殊形貌的微觀組織；另一方面，為了滿足智能制造及信息產(chǎn)業(yè)對于光、電、磁等功能材料的應(yīng)用需求，研究人員更加注重拓展傳統(tǒng)鎂鋁尖晶石的功能應(yīng)用，開發(fā)具有高附加值的鎂鋁尖晶石功能粉體［1-2］。

基于此，筆者將重點圍繞鎂鋁尖晶石功能粉體分三部分進行綜述：1）介紹鎂鋁尖晶石的基本結(jié)構(gòu)與特點，為尖晶石的制備工藝與性能表現(xiàn)提供理論支撐；2）對鎂鋁尖晶石粉體的制備方法進行綜述，并重點介紹產(chǎn)物組織性能表現(xiàn)更好的環(huán)保型綠色合成手段；3）主要對離子摻雜鎂鋁尖晶石發(fā)光材料的研究進展進行綜述，探討其未來發(fā)展方向。

1 鎂鋁尖晶石的結(jié)構(gòu)特點

鎂鋁尖晶石（MgAl2O4）是一種典型的AB2O4（尖晶石）結(jié)構(gòu)。單位晶胞中有8個尖晶石分子，屬于立方晶系，F(xiàn)d3m空間群，a=0.808 nm，z=8。其中，Mg2+占據(jù)與其相配位的4個O2-所構(gòu)成的四面體間隙中，坐標(biāo)為（0.125，0.125，0.125）；Al3+則占據(jù)與其相配位的6個O2-所構(gòu)成的八面體間隙中，坐標(biāo)為（0.5，0.5，0.5）；氧坐標(biāo)為（u，u，u）（u=0.240～0.275）［3］。

根據(jù)鎂鋁尖晶石的晶體結(jié)構(gòu)示意圖（見圖1），可見O2-構(gòu)成立方最緊密堆積結(jié)構(gòu)，各堆積層垂直于晶體3次軸方向，即（111）方向。單位晶胞中能夠形成64個四面體間隙和32個八面體間隙。故16個六配位Al3+占據(jù)單位晶胞中1/2數(shù)量的八面體間隙，每個Al3+與最近的6個O2-構(gòu)成鋁氧八面體［AlO6］；8個四配位Mg2+占據(jù)單位晶胞中1/8數(shù)量的四面體間隙，每個Mg2+與最近的4個O2-構(gòu)成鎂氧四面體［MgO4］。這種穩(wěn)定的尖晶石結(jié)構(gòu)易保持主體結(jié)構(gòu)不變，一些二價和三價陽離子容易進入晶格間隙形成固溶體［4］。故部分的Al3+會選擇占據(jù)氧四面體間隙位，Mg2+則會占據(jù)氧八面體間隙位，可表示為（Mg1-xAlx）［MgxAl2-x］O4（x為反占位比例，其值為0～1），據(jù)研究鎂鋁陽離子之間的反占位比例甚至可高達30%［5］。

圖1 MgAl2O4晶胞結(jié)構(gòu)示意圖Fig.1 Schematic diagram of MgAl2O4 cell structure

鎂鋁尖晶石的結(jié)構(gòu)變化受到制備工藝因素的影響，是其功能多樣性表現(xiàn)的重要原因，相關(guān)理論研究已經(jīng)取得了一些成果。MORITA等［6］認為，化學(xué)計量比、結(jié)構(gòu)無序、雜質(zhì)、熱/機械處理和燒結(jié)或退火氣氛等各種因素可能會導(dǎo)致MgAl2O4的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生各種缺陷，主要包括錯位原子、肖特基和弗倫克爾缺陷以及陽離子反轉(zhuǎn)錯位。段錦霞等［7］調(diào)控非化學(xué)計量的Mg與Al物質(zhì)的量比為1.0∶（2.5～4.0），經(jīng)1 200℃煅燒得到純相的鎂鋁尖晶石結(jié)構(gòu)，其中Mg與Al物質(zhì)的量比為1.0∶2.5所形成的純相尖晶石結(jié)構(gòu)需要更多的能量，其粉體粒徑較大、透光性表現(xiàn)較好，使其在負載催化劑和透明陶瓷領(lǐng)域有潛在的應(yīng)用前景。PATHAK等［8］則研究了MgAl2O4的各種缺陷誘導(dǎo)的可調(diào)節(jié)發(fā)光行為，對純相和各種氧空位引入的尖晶石結(jié)構(gòu)進行了基于雜化密度泛函理論（DFT）的能態(tài)計算，以表征帶隙內(nèi)的不同缺陷狀態(tài)，在理論和實驗結(jié)果基礎(chǔ)上提出了一個模型來解釋與發(fā)光可調(diào)節(jié)性相關(guān)的機制，這對于研究純相及離子摻雜型鎂鋁尖晶石功能粉體的發(fā)光行為有重要作用。

2 鎂鋁尖晶石粉體的制備

鎂鋁尖晶石粉體的制備方法種類繁多，按照合成原理可大致分為固相法、燃燒法和液相法三大類［9］。其中，固相法因工藝流程簡單，是工業(yè)上廣泛使用的一種方法；燃燒法由于反應(yīng)速度快、節(jié)省時間和節(jié)能而受到一些研究者的青睞［10］；液相法則在化學(xué)配比、粒度尺寸和微觀形貌的有效控制等方面具有優(yōu)勢，使得眾多研究者致力于該方法制備尖晶石粉體的研究［11］。此外，為降低制備過程的能源消耗，拓展鎂鋁尖晶石粉體的功能，同時滿足傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)和現(xiàn)代高新技術(shù)的要求，制備方法可能不再局限于單一方法，而是兩種甚至兩種以上的方法聯(lián)合完成制備［12］。以下主要針對固相法、燃燒法以及液相法分別做重點介紹。

2.1 固相法

固相法通常是將鎂源（MgCl2、MgCO3）與鋁源［Al（OH）3、Al2O3］均勻混合，然后經(jīng)過高溫煅燒制得鎂鋁尖晶石粉體。BOCANEGRA等［13］研究了采用不同的合成方法對所制備的鎂鋁尖晶石粉體負載催化劑的影響。其中，固相反應(yīng)法是將高純MgO（質(zhì)量分數(shù)為99.99%）和γ-Al2O3（質(zhì)量分數(shù)為99.90%）分別研磨至粒徑小于100 μm的微粉，然后將兩種微粉混合再加入適量去離子水?dāng)嚢璩删鶆虻母囿w，將膏體在100℃烘干2 h，最后在900℃高溫煅燒24 h，制備的尖晶石粉體粒度為177～500 μm。檢測結(jié)果表明：相比于其他方法，固相法制備的尖晶石的比表面積和孔容都相對偏小，分別為37 m2/g和0.11 cm3/g，這對于其作為催化劑載體的功能是不利的。王修慧等［14］以高純MgO和Al（OH）3為初始原料，按照非化學(xué)計量比n（MgO）∶n（Al2O3）=0.97∶1.03進行配料然后煅燒，升溫至900℃時開始出現(xiàn)尖晶石相，升溫至1 400℃時生成粒徑為37.6～53.1 nm、純度為99.995%的高純鎂鋁尖晶石粉體。

傳統(tǒng)固相法工藝簡單、對設(shè)備要求低，易于工業(yè)化生產(chǎn)，但是存在煅燒溫度高且時間長、能耗大、產(chǎn)物結(jié)晶度差等問題。為解決這些問題，研究者一直在探索改進的方法。李友芬等［15］、郭華強等［16］采用微波輔助固相法制得的MgAl2O4粉體結(jié)晶度更好、晶粒更加均勻細小，且經(jīng)微波輔助的固相法明顯縮短了煅燒時間，有效降低了能耗。

2.2 燃燒法

燃燒法的原料包括有機酸鹽或金屬硝酸鹽、絡(luò)合劑（檸檬酸）以及適量的燃料（氨基酸、尿素等）。通過外界的加熱輔助，混合溶液被蒸發(fā)、干燥、固化，使得可燃的反應(yīng)物和添加物之間能夠急劇燃燒，利用瞬間釋放的大量熱量使反應(yīng)能夠在短時間內(nèi)完成。P?CURARIU等［17］和RAFIAEI等［18］通過使用尿素、甘氨酸、丙氨酸、苯胺、亞硝酸異丁酯、哌啶和三乙胺等不同燃料制備鎂鋁尖晶石粉體，其中利用尿素燃燒可合成得到粒度最小為3.45 nm的納米級鎂鋁尖晶石粉體。其研究表明，所使用燃料的分子鏈越短，越有利于制備超細鎂鋁尖晶石粉體。但是，由于燃燒法反應(yīng)時間極短，使反應(yīng)過程較難控制，且反應(yīng)物局部燃燒不均易引起溫度梯度，影響最終產(chǎn)物的均勻性，這對制備具有良好分散性的納米級尖晶石粉體極為不利［19］?；诖?，HE等［20］和LEILA等［21］利用微波加熱作為燃燒反應(yīng)的啟動熱源，以提供穩(wěn)定熱量促使均勻燃燒，避免溫度梯度，生成粉體的晶粒因發(fā)育較好尺寸略有增加，但微觀形貌表現(xiàn)較好。

2.3 液相法

傳統(tǒng)的液相法主要指化學(xué)共沉淀法制備鎂鋁尖晶石粉體。如LI等［22］用碳酸氫銨作為沉淀劑合成具有特殊棒狀結(jié)構(gòu)的尖晶石粉體。RASHAD等［23］分別用8-羥基喹啉、四乙基氫氧化銨（TEAOH）作為沉淀劑合成具有球、棒復(fù)合形貌的特殊尖晶石微觀結(jié)構(gòu)。近年來，隨著高新技術(shù)對功能粉體的要求不斷提高，特別是納米級鎂鋁尖晶石功能粉體的制備工藝技術(shù)成為研究熱點，因此一些新型液相法應(yīng)運而生，其中溶膠-凝膠法和水熱法倍受關(guān)注。袁穎等［24］以異丙醇鋁和硝酸鎂為原料，采用溶膠-凝膠法制備出一次粒子平均粒徑約為20 nm的納米級鎂鋁尖晶石粉體。HABIBI等［25］使用環(huán)氧丙烷和乙醇分別作為凝膠劑和溶劑，在700℃條件下輕燒獲得比表面積為264 m2/g、孔徑約為6.6 nm的介孔片狀鎂鋁尖晶石超細粉體。溶膠-凝膠法在制備納米級尖晶石粉體方面獨具優(yōu)勢，但是也廣泛存在微納米級粉體的不規(guī)則團聚［26-27］，以及有害的醇鹽原料危害人體健康等問題［28］。在眾多液相法中，水熱合成技術(shù)作為一種無污染的綠色合成手段展現(xiàn)出廣闊的前景。ZHANG［29］運用水熱處理獲得粒徑約為10 nm、孔徑約為5 nm的MgAl2O4介孔結(jié)構(gòu)超細功能粉體。CHEN Xiangying課題組采用水熱法與煅燒相結(jié)合，通過引入聚乙二醇2000（PEG2000）等表面活性劑，制得分散性良好的納米級鎂鋁尖晶石粉體，并實現(xiàn)球形形貌向棒狀的轉(zhuǎn)變調(diào)控（見圖2）［30-31］。這表明水熱法在制備納米級MgAl2O4功能粉體以及形貌調(diào)控方面具有優(yōu)勢。

圖2 不同n（Mg2+）∶n（Al3+）∶n［CO（NH2）2］條件經(jīng)水熱-煅燒制備的MgAl2O4功能粉體SEM照片［30］Fig.2 SEM images of MgAl2O4functional powders synthesized by hydrothermal-calcination at different molar ratios of n（Mg2+）∶n（Al3+）∶n［CO（NH2）2］［30］

3 鎂鋁尖晶石在發(fā)光材料領(lǐng)域的研究進展

廉價環(huán)保的MgAl2O4材料具有寬波長范圍（190 nm＜λ＜6 000 nm）的光學(xué)透過率、高溫穩(wěn)定性，以及較低的聲子頻率（670 cm-1）等優(yōu)良性質(zhì)，決定了其可以作為良好的宿主材料在離子摻雜MgAl2O4發(fā)光材料領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景［32-33］。

3.1 稀土離子摻雜MgAl2O4發(fā)光材料

中國是稀土礦藏最豐富的國家，特別是南方地區(qū)的離子型稀土資源為中國稀土發(fā)光材料的發(fā)展提供了強有力的支持。稀土摻雜MgAl2O4有兩種發(fā)光機制：上轉(zhuǎn)換發(fā)光和下轉(zhuǎn)換發(fā)光。其中，下轉(zhuǎn)換發(fā)光是符合斯托克斯位移的發(fā)光，即吸收高能量光子然后釋放低能量光子的過程［34］；上轉(zhuǎn)換發(fā)光則是反斯托克斯位移的，即吸收低能量的光子然后釋放高能量光子的過程［35］。

近年來，許多學(xué)者圍繞Eu3+、Dy3+、Tb3+、Ce3+等稀土離子摻雜MgAl2O4下轉(zhuǎn)換發(fā)光材料進行了大量研究。如OMKARAM等［36］采用固相法成功制備了MgAl2O4：Eu3+納米薄片狀熒光粉，通過研究該熒光粉的猝滅機制，調(diào)控Eu3+摻雜量為0.01%（物質(zhì)的量分數(shù)）時，樣品在波長為393 nm光激發(fā)下呈現(xiàn)出強烈、高效的紅光發(fā)射。MELATO等［37］采用溶膠-凝膠法制備了MgAl2O4：0.1%Eu3+（物質(zhì)的量分數(shù)）納米級熒光粉，通過調(diào)節(jié)煅燒溫度（600～1 300℃），實現(xiàn)該熒光粉的發(fā)光顏色從藍光向紅光轉(zhuǎn)變。PANIGRAHI等［38］采用溶膠-凝膠法制備了MgAl2O4：Dy3+，Eu3+納米熒光粉，并發(fā)現(xiàn)Dy3+和Eu3+之間存在有效的能量傳遞，通過調(diào)控2%Dy3+、xEu3+（x=0～0.5%），使該熒光粉的發(fā)光顏色從綠光到白光再到紅光的轉(zhuǎn)變（見圖3）。MOTLOUNG等［39］則 通 過 調(diào) 控 合 成 了0.1%Ce3+、0.1%Eu2+、xTb3+（x=0～2%）三重摻雜MgAl2O4納米熒光粉，實現(xiàn)該熒光粉發(fā)光顏色從藍光向綠光轉(zhuǎn)變，并研究了3種摻雜元素間的能量傳遞機制。以上研究結(jié)果表明，通過調(diào)控制備工藝、稀土摻雜離子種類和濃度，可使鎂鋁尖晶石基下轉(zhuǎn)換發(fā)光材料實現(xiàn)發(fā)光顏色的轉(zhuǎn)變，以適應(yīng)其在發(fā)光二極管、顯示器及固態(tài)照明等領(lǐng)域的應(yīng)用。此外，相關(guān)工作聚焦稀土摻雜MgAl2O4的理論研究，力求解釋相關(guān)發(fā)光機制，優(yōu)化光學(xué)性能。GUPTA等［40］通過光譜結(jié)合基于DFT的內(nèi)聚能計算分析，認為Eu3+主要占據(jù)尖晶石晶格中的Mg2+位。而這是一種非等價取代，會對熒光粉的發(fā)光性能產(chǎn)生影響。FAIZAN等［41］則通過向MgAl2O4：Eu3+熒光粉晶格中引入Li+（r=0.068 nm）電荷補償劑，經(jīng)計算單摻Eu3+樣品的光學(xué)帶隙值為4.110 eV，而引入Li+與Eu3+共摻樣品的帶隙值則增加至4.177 eV。熒光光譜顯示，該Li+、Eu3+共摻樣品的熒光強度和結(jié)晶度均明顯提高。這對于其在太陽能電池等領(lǐng)域的應(yīng)用至關(guān)重要，類似的電荷補償劑還有Na+、K+等［42］。

圖3 MgAl2O4：2%Dy3+，xEu3+納米熒光粉的熒光光譜（a）及其CIE色坐標(biāo)變化圖（b）［38］Fig.3 PL spectra of MgAl2O4：2%Dy3+，xEu3+nanophosphors（a）and change in colour coordinates in CIE chromaticity diagram（b）［38］

與下轉(zhuǎn)換稀土摻雜MgAl2O4發(fā)光材料不同，上轉(zhuǎn)換發(fā)光不僅對激發(fā)光源要求低，只需低功率的連續(xù)激發(fā)就可以實現(xiàn)，而且能夠?qū)⑷搜鄄豢梢姷募t外光轉(zhuǎn)換成可見光［43］。這種特性使該類熒光粉在紅外探測器［44］、激光［45］及生物醫(yī)學(xué)［46］等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。但是其反斯托克斯位移的內(nèi)在機制決定了其選擇稀土離子的種類范圍有限，且發(fā)光強度不易提高。因此，稀土摻雜MgAl2O4上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的研究起步較晚，主要圍繞Ho3+、Er3+、Yb3+等摻雜MgAl2O4開展，并取得一些重要成果。WATRAS等［47］采用溶膠-凝膠法制備了MgAl2O4：Ho3+，Yb3+上轉(zhuǎn)換熒光粉，并采用兩種不同的波長為980 nm的光分別激發(fā)樣品。采用連續(xù)波激發(fā)樣品時，聲子輔助激發(fā)態(tài)吸收（ESA）機制占主導(dǎo)，使樣品表現(xiàn)為紅光發(fā)射；采用脈沖波激發(fā)樣品時，能量轉(zhuǎn)移（ETU）機制占主導(dǎo)，樣品則表現(xiàn)為綠光發(fā)射。MIRONOVAULMANE等［48］則研究了Er3+單摻MgAl2O4的發(fā)光機制，通過中子活化測量法確定鉺實際摻雜量為0.12%（質(zhì)量分數(shù)），發(fā)光機制為Er3+之間的激發(fā)態(tài)吸收（ESA）。CHOUDHARY等［49］首次研究了MgAl2O4：Er3+，Yb3+共摻雜熒光粉的上轉(zhuǎn)換發(fā)光行為，通過調(diào)節(jié)Er3+與外加Bi3+的摻雜濃度，實現(xiàn)該熒光粉發(fā)光強度（尤其是綠光發(fā)射強度）的顯著提高。而基于現(xiàn)階段的應(yīng)用研究可知，具有近紅外光或紅光發(fā)射的熒光粉更適用于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的深層組織成像［50-51］。盧楊等［52］則采用低溫水熱-輕燒法制備出納米級棒狀MgAl2O4：Er3+，Yb3+熒光粉，在波長為980 nm光激發(fā)下，該系列熒光粉的紅光發(fā)射強度較高，通過調(diào)節(jié)Yb3+摻雜量能初步實現(xiàn)其對于紅綠光發(fā)射的有效調(diào)控，在7.0%（物質(zhì)的量分數(shù)）Yb3+摻雜時紅綠光強度比（IR/IG）達到最大值5.2，綜合色度表現(xiàn)為純度較高的黃色發(fā)光（見圖4）。

圖4 納米棒狀MgAl2O4：Er3+，Yb3+熒光粉在波長為980 nm光激發(fā)下呈黃色發(fā)光［52］Fig.4 Nanorod-like MgAl2O4：Er3+，Yb3+phosphors exhibited yellow chromaticity when excited by light with a wavelength of 980 nm［52］

3.2 過渡元素離子摻雜MgAl2O4發(fā)光材料

相比于稀土元素，過渡元素不僅價格低廉，而且Cr3+、Mn2+、Co2+、Ti4+等過渡元素的半徑與Mg2+和Al3+的半徑更接近，結(jié)構(gòu)上更有利于過渡元素離子進入MgAl2O4晶格。近年來，相關(guān)研究認為過渡元素摻雜MgAl2O4是可調(diào)諧激光輸出、色彩表現(xiàn)比較鮮艷的一類發(fā)光材料［53-54］。HAO等［55］采用溶膠-凝膠法制備了平均粒徑為90 nm的MgAl2O4：Cr3+納米球形粉體，Cr3+處在很強的晶體場中，熒光淬滅的摻雜含量高達4%（物質(zhì)的量分數(shù)），激發(fā)與發(fā)射光譜均由多個寬帶峰構(gòu)成，適合作為可調(diào)諧固體激光材料。KATSUMATA等［56］通 過 區(qū) 域 流 動（FZ）技 術(shù) 使MgAl2O4：Mn2+晶體生長處于不同濃度的O2-Ar環(huán)境中。結(jié)果表明：在可見光照射下，無O2條件下生長的晶體表現(xiàn)為淡綠色發(fā)光，在有O2（體積分數(shù)為50%）條件下化學(xué)計量配比摻鎂和貧鎂的樣品則分別表現(xiàn)為鮮艷的黃色和紅色發(fā)光（見圖5a）；而將樣品置于紫外光照射下，則都轉(zhuǎn)變?yōu)閺娏业木G光發(fā)射，其中化學(xué)計量比摻鎂的晶體在有O2環(huán)境下生長的樣品其發(fā)光顏色更加明亮鮮艷（見圖5b）。LUO等［57］采用液相沉淀結(jié)合LiF熱壓法制備了MgAl2O4：Co2+粉體，通過研究其光學(xué)性能，發(fā)現(xiàn)其在1 540 nm波長處的Co2+基態(tài)吸收截面為2.55×10-19cm2，有望應(yīng)用在一種有前途的1.5 μm固體脈沖激光器中。LIM等［58］采用燃燒法合成了MgAl2O4：Ti4+納米熒光粉，通過掃描透射電鏡（STEM）分析認為，晶格中觀察到的非本征肖特基缺陷是由Ti4+占據(jù)Al3+空位引起的，這是導(dǎo)致該熒光粉藍白發(fā)光的根本原因，并通過DFT計算予以證明。

圖5 在x［MgO與（MgO+Al2O3）物質(zhì)的量比］分別為1.0、0.4、0.5以及不同O2濃度條件下制備的1.0%Mn2+摻雜尖晶石在可見光（a）和紫外光（b）（λ=365 nm）照射下的發(fā)光情況［56］Fig.5 Luminescence of 1.0%Mn2+doped spinel prepared under the conditions of molar ratio x=n（MgO）/n（MgO+Al2O3）=1.0，0.4 and 0.5 and different O2 concentrations，excited by visible light（a）and ultraviolet light（b）λ=365 nm），respectively［56］

4 總結(jié)與展望

鎂鋁尖晶石粉體以其多樣的功能性和環(huán)保優(yōu)勢有望在眾多新興產(chǎn)業(yè)中獲得廣泛應(yīng)用。基于鎂鋁尖晶石的基本結(jié)構(gòu)與特點，著重從鎂鋁尖晶石功能粉體的制備方法及其在發(fā)光材料領(lǐng)域的研究進展兩個方面進行了綜述。目前，鎂鋁尖晶石功能粉體在制備及發(fā)光材料領(lǐng)域的研究雖已取得長足進展，但仍存在一些問題亟待解決。

1）鎂鋁尖晶石的晶格缺陷及相互作用機制仍然有爭議，尤其是引入摻雜離子后的占位情況及其所引發(fā)的缺陷效應(yīng)對于粉體功能性的影響。為此可以通過密度泛函等理論計算與實驗結(jié)果相結(jié)合手段繼續(xù)探究鎂鋁尖晶石功能粉體的缺陷作用機制。

2）傳統(tǒng)固相法制備MgAl2O4粉體的工藝簡單、易于工業(yè)化生產(chǎn)，但是存在煅燒能耗大、產(chǎn)物結(jié)晶度差等問題；燃燒法具有反應(yīng)速度極快、節(jié)能等特點，但是其反應(yīng)過程難控制、易燃燒不均，影響產(chǎn)物的均勻性；新型液相法中的溶膠-凝膠法和水熱法，在制備納米級MgAl2O4功能粉體方面倍受關(guān)注。其中，環(huán)保型水熱合成法在制備納米級超細、特殊形貌的鎂鋁尖晶石功能粉體方面獨具優(yōu)勢，但也存在產(chǎn)量小、水熱時間長等問題。因此科研人員將可能不再局限于單一方法，而是聯(lián)合兩種甚至兩種以上的方法完成制備。

3）通過調(diào)控制備工藝、稀土摻雜離子種類和濃度，以及引入電荷補償劑等方式，可使鎂鋁尖晶石基下轉(zhuǎn)換發(fā)光材料實現(xiàn)發(fā)光顏色的轉(zhuǎn)變和發(fā)光效率的提高，以適應(yīng)其在發(fā)光二極管、顯示器及固態(tài)照明等領(lǐng)域的應(yīng)用。而稀土摻雜MgAl2O4上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料，則受制于上轉(zhuǎn)換稀土離子種類的選擇有限以及發(fā)光效率不高等因素，研究起步相對較晚，大多仍停留在實驗階段，但是已經(jīng)展現(xiàn)出較好的研究前景，有必要對其開展進一步的研究。

4）過渡元素離子摻雜MgAl2O4發(fā)光材料具有價格低廉和易于摻雜的結(jié)構(gòu)優(yōu)勢。該類熒光粉的激發(fā)與發(fā)射光譜可由多個寬帶峰構(gòu)成，而且發(fā)光色彩一般比較鮮艷，將可作為一種有前途的可調(diào)諧類固體激光材料。此外，為滿足新興產(chǎn)業(yè)對于發(fā)光材料的要求，有必要開發(fā)更多種類的離子單摻、共摻以及稀土-過渡元素離子混摻MgAl2O4發(fā)光材料［59］。