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硼酸盐具有合成条件温和、结构多样化以及结构刚性良好等优点,因此硼酸盐适合作为LED荧光粉的基质。而用于LED的荧光粉的组分构成、形貌结构与发光效率、热稳定性的相关性一直是该研究领域的焦点。围绕这些相关科学问题,我们分别研究了具有高量子产率的蓝光荧光粉和黄光荧光粉以及单一组分的白光荧光粉的制备与发光性能,具体的创新内容如下:1.制备了具有高量子产率的蓝光荧光粉Sr_(0.98)Ga_2B_2O_7:0.01Bi~(3 ),0.01Dy~(3 ),在SrGa_2B_2O_7中掺杂Bi~(3 )可以获得具有稳定蓝光发射的荧光粉,同时共同掺杂Dy~(3 )作为敏化剂可以增强Bi~(3 )的发射强度,获得发光效率更高的蓝光荧光粉。其中Sr_(0.98)Ga_2B_2O_7:0.01Bi~(3 ),0.01Dy~(3 )蓝光荧光粉的量子产率达到65.5%,具有约65nm的半峰宽和94%的色纯度。而且Sr_(0.98)Ga_2B_2O_7:0.01Bi~(3 ),0.01Dy~(3 )蓝光荧光粉的热稳定性良好,在室温至100℃的温度范围内保持较高的发射强度,尤其是室温至75℃的温度范围内发射强度会随着温度升高而增强,然后,在75～100℃的温度范围内发射强度随着温度升高而降低,温度达到100℃时发射强度降低到室温时的强度。2.在SrGa_2B_2O_7中掺杂Dy~(3 )可以获得黄光荧光粉,共同掺杂Si~(4 )或Al~(3 )可以增强Dy~(3 )的发射强度。其中Sr_(0.95)Ga_2B_2O_7:0.05Dy~(3 )黄光荧光粉的量子产率最高为3.9%,而Sr_(0.95)Ga_(1.6)B_2O_7:0.05Dy~(3 ),0.4Si~(4 )黄光荧光粉的量子产率则提高到33.3%。此外,在SrGa_2B_2O_7中同时掺杂Dy~(3 )、Si~(4 )和Bi~(3 )可以获得单一组分的白光荧光粉,在近紫外光激发下具有良好的白光发射,而且通过调整Si~(4 )的浓度可以实现发光颜色从冷白光到暖白光的精确调整,当Si~(4 )的比例为0.18时色坐标为(0.333,0.333),特别接近标准等能白光。Sr_(0.95)Ga_(1.60)B_2O_7:0.05Dy~(3 ),0.40Si~(4 )黄色荧光粉在200℃时的发射强度是室温强度的87.4%,Sr_(0.94)Ga_(1.82)B_2O_7:0.05Dy~(3 ),0.18Si~(4 ),0.01Bi~(3 )白光荧光粉在200℃时的发射强度是室温强度的96.9%,二者均表现出优异的热稳定性。3.通过在Gd_2MoB_2O_9基质中共同掺杂Bi~(3 )-Tb~(3 )-Eu~(3 )和Bi~(3 )-Tb~(3 )-Sm~(3 )的策略获得了十分接近标准的白色荧光材料。在Gd_2MoB_2O_9基质中,Bi~(3 )能发射蓝光并有效地将能量传递给稀土离子,从而获得发光颜色可调的荧光粉。在280nm紫外光激发下,Gd_(1.474)MoB_2O_9:0.3Bi~(3 ),0.2Tb~(3 ),0.026Eu~(3 )和Gd_(1.46)MoB_2O_9:0.3Bi~(3 ),0.19Tb~(3 ),0.05Sm~(3 )白光荧光粉的色坐标分别为(0.339,0.335)和(0.332,0.346),十分接近标准等能白光。而且白光荧光粉的热稳定性良好,从室温到200℃,发光颜色保持在白光区域,半衰淬灭温度T_(1/2)分别为513.33K和655.15K。而且Gd_(2-x-y-z)MoB_2O_9:xBi~(3 ),yTb~(3 ),zEu~(3 )/Sm~(3 )白光荧光粉是在空气氛围中合成的,具有较高的化学稳定性。具有良好的实用前景。4.在LaMoBO_6中掺杂Tb~(3 )获得能够被紫外光和蓝光激发的绿光荧光粉,而且被蓝光激发的绿光荧光粉具有很高的量子产率。共同掺杂Tb~(3 )和Eu~(3 )/Sm~(3 )能够获得被紫外光和蓝光激发的黄光荧光粉,Tb~(3 )能够有效的将能量传递给Eu~(3 )或Sm~(3 )。此外,共同掺杂Bi~(3 )可以提高黄光荧光粉的发光强度,La_(0.575)MoBO_6:0.4Tb~(3 ),0.005Eu~(3 ),0.02Bi~(3 )黄光荧光粉在487nm蓝光激发下的量子产率达到92%。在白光照明光源上具有良好的实用价值。5.在无稀土的基质化合物MGa_2B_2O_7(M=Sr,Ba)中掺杂Bi~(3 )可以获得具有稳定蓝光发射的荧光粉,同时共同掺杂Al~(3 )可以增强Bi~(3 )的发射强度,获得量子产率十分高的蓝光荧光粉。Sr_(0.99)Ga_(1.50)B_2O_7:0.01Bi~(3 ),0.50Al~(3 )蓝光荧光粉的量子产率为96%,Ba_(0.995)Ga_(1.60)B_2O_7:0.005Bi~(3 ),0.40Al~(3 )蓝光荧光粉的量子产率高达99%。研究发现,Al~(3 )替代部分Ga~(3 )的荧光粉中会产生类似旋节线状的相分离结构,而且可以提高荧光粉的德拜特征温度,从而降低荧光粉的非辐射跃迁产生的能量损失,因此提高了荧光粉的发射强度和量子产率。而且,Sr_(0.99)Ga_2B_2O_7:0.01Bi~(3 )和Sr_(0.99)Ga_(1.50)B_2O_7:0.01Bi~(3 ),0.50Al~(3 )蓝光荧光粉具有本征的负热淬灭性质,发光强度随着温度升高而增大,在室温至200℃的范围内不会发生热淬灭现象。而且荧光粉的结构不会随着温度的升高而发生相变或其他改变,热稳定性高。