两种不同铝酸盐基荧光粉的结构及其白光发射性能研究

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现有白光LED用荧光粉因存在发光效率、显色性不足等问题,新材料荧光粉可对现有的荧光粉存在的缺陷进行改善,同时对其发光机理进行深入的探究。本文选取了两种结构不同的铝酸盐LaSrAl3O7、Sr3YAl2O7.5为基质,对其结构及自身发光特性进行探究,通过稀土离子Eu3+,Tb3+的单掺杂和双掺杂制备出颜色可调直至有白光发射的荧光粉。通过凝胶-燃烧法制备铝酸盐基质LaSrAl3O7、Sr3YAl2O7.5,得到四方相结构LaSrAl3O7和缺氧钙钛矿结构Sr3YAl2O7.5,发现两者结构虽然不同,但在紫外光激发下,都可以发射出蓝光,为实现单一基质实现白光发射奠定基础。采用凝胶-燃烧法制备系列Eu3+/Tb3+掺杂LaSrAl3O7荧光粉以及金属离子K+/Mg2+/Ca2+/Bi3+掺杂LaSrAl3O7:6%Eu3+,2%Tb3+荧光粉。在不同焙烧温度、不同pH、不同C/M比例条件时,对LaSrAl3O7基荧光粉组成结构及发光性能进行了研究。结果表明,焙烧温度、pH、C/M比例对该荧光粉的发光强度有明显影响。经优化实验条件,选择焙烧温度为800℃、pH=3、C/M=1.2:1为制备纯的单一相LaSrAl3O7荧光粉的最佳条件。Eu3+掺杂量为15%得到发光强度高的红色荧光粉,Tb3+掺杂量为12%得到发光强度高的绿色荧光粉。Eu3+和Tb3+共掺杂于LaSrAl3O7基质中,在268 nm紫外光激发下,实现颜色的调控及白光发射,且发现Eu3+和Tb3+之间存在能量传递。控制Tb3+掺杂量为2%,调节Eu3+的掺杂量范围为4%8%,得到系列发射白光的荧光粉,最佳色坐标为(0.364,0.344)。利用添加不同的金属离子的实验,考察了金属离子对荧光粉性能的影响。发现K+/Mg2+的掺杂对LaSrAl3O7:6%Eu3+,2%Tb3+荧光粉的发光颜色影响不大,对其强度产生影响,而Ca2+/Bi3+不仅增强其发光强度,对其发光颜色也产生影响。采用凝胶-燃烧法制备系列Eu3+/Tb3+掺杂Sr3YAl2O7.5荧光粉以及金属离子K+/Mg2+/Ca2+/Bi3+掺杂Sr3YAl2O7.5:4%Eu3+,1%Tb3+荧光粉。在不同焙烧温度、不同pH、不同C/M比例条件时,对Sr3YAl2O7.5基荧光粉组成结构及发光性能进行了研究。实验结果表明,不同的焙烧温度、pH以及C/M比例对该荧光粉发光强度有明显影响。通过分析实验数据,选择焙烧温度为850℃、pH=5、C/M=2.0:1条件为制备Sr3YAl2O7.5荧光粉的最佳条件,得到晶型良好的纯单一相物质。Eu3+掺杂量为17%得到发光强度高的橘红色荧光粉,Tb3+掺杂量为7%得到发光强度高的绿色荧光粉。Eu3+和Tb3+共掺杂于Sr3YAl2O7.5基质中,在263 nm紫外光激发下,实现颜色的调控及白光发射,且Eu3+和Tb3+之间存在能量传递。控制Tb3+掺杂量为1%,调节Eu3+的掺杂量范围在4%7%,得到系列发射白光的荧光粉。最佳坐标为(0.331,0.339)。为提高Sr3YAl2O7.5:x%Eu3+,y%Tb3+荧光粉的发射强度及更大范围的颜色调控,加入金属离子K+/Mg2+/Ca2+/Bi3+。四种金属离子的掺杂对于Sr3YAl2O7.5:4%Eu3+,1%Tb3+的发光强度都起到增强作用,但对发光颜色都几乎没有影响,仍在白光区域。论文通过对LaSrAl3O7、Sr3YAl2O7.5两种不同结构的铝酸盐基荧光粉进行了发光调控,制备出颜色可调以及白光发射的荧光粉。丰富了铝酸盐在发光领域的研究,并为单一基质实现白光发射提供了理论基础。
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