植物生长照明LED用新型红色荧光粉的制备及性能研究
发布时间：2021-08-15 22:03
随着全球设施园艺产业的快速发展,植物生长的光环境控制技术越来越受到重视。植物生长的条件是适宜的温度、营养、水分和光照等。其中,光照是极为重要的影响因子。在纬度高、光照时间不足和气温低的区域,人工辅助照明已成为保证园艺植物、花卉和农作物等优质稳产的关键技术之一。环境友好型的LED光源具有光能利用率高、能耗低、使用寿命长、体积小和产热少等优点。开发植物照明生长用LED是一项非常紧迫的任务。基于此,本文采用高温固相反应法制备了三个系列的植物生长照明LED用红色荧光材料,其中,以稀土离子Eu3+和过渡金属离子Cr3+和Mn4+为红色激活剂,以理化性质稳定的硼酸盐、铝酸盐和锑酸盐为基质。本文合成了SrMgAl10O17:Cr3+(SMAO:Cr3+)、Sr3RE2（BO3）4:Eu3+(RE=Gd,Y;SGBO:Eu3+
【文章来源】：河北科技师范学院河北省
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
植物的吸收光谱
第一章绪论41.2.2Mn4+掺杂深红光荧光粉过渡金属Mn4+具有资源丰富和价格低廉等优点。通常，位于八面体中心的Mn4+在200~600nm存在若干激发带，归因于Mn4+:4A2g→4T1g、4A2g→2T2g和4A2g→4T2g跃迁。通常，Mn4+掺杂的双钙钛矿氟化物可以发射出610~660nm的红光或深红光，例如，A2BF6:Mn4+(A=Cs,Rb,Na,K;B=Ge,Sn,Si,Zr,Ti,Hf)[11-20]深红光荧光粉。然而，氟化物的理化性质不稳定，并且合成过程中可能会产出有毒气体，限制了其实际应用。因此，开发Mn4+掺杂的氧化物荧光粉引起了人们的广泛关注。例如，Ren[21]等合成了Ba2LaSbO6:Mn4+双钙钛矿型深红光荧光粉，在365nm的近紫外光激发下，该荧光粉的发射峰位于678nm；Liu[22]等报道的CaAl4O7:Mn4+深红光荧光粉的发射波长范围为620~680nm，此波段可满足PR对深红光的需求。图1-2(a)K2XF6:Mn4+(X=Ti,Si,Ge)的PLE和PL光谱[18]；(b)CaAl4O7:Mn4+的PL光谱[22]Fig.1-2(a)PLEandPLspectraofK2XF6:Mn4+(X=Ti,Si,Ge);(b)PLspectraofCaAl4O7:Mn4+1.2.3Ce3+,Mn2+共掺杂深红光荧光粉过渡金属Mn2+的电子构型为3d5，具有价格低廉和来源广泛等优点。通常，Mn2+的发射波长范围为500~700nm，通过调控Mn2+的晶体场环境可实现深红光发射。然而，Mn2+的d-d跃迁属于禁戒跃迁，激发效率较低。因此，可以采用其他敏化剂离子通过能量传递的方式，实现Mn2+的高效发光。通常，Ce3+可以作为一种敏化剂离子，其5d激发态的电子跃迁至基态(2F5/2,2F7/2)可以发射出近紫外光或蓝光[23]。Ce3+不但具有敏化作用，而且Ce3+发光可以满足植物对蓝光的需
第一章绪论5求。例如，Zhang[24]等合成的NaSr4(BO3)3:Ce3+,Mn2+荧光粉具有两个发射带。其中，440nm的蓝光发射归因于Ce3+:5d1→4f1跃迁，与植物对蓝光的需求相近；660nm的深红光发射归因于Mn2+:4T1(4G)→6A1(6S)跃迁，与PR的吸收波长一致。图1-3(a)NaSr4(BO3)3:Ce3+,Mn2+的PLE和PL光谱；(b)Ce3+和Mn2+的发射强度与Mn2+浓度的关系曲线图[24]Fig.1-3(a)PLEandPLspectraofNaSr4(BO3)3:Ce3+,Mn2+;(b)EmissionintensityofCe3+andMn2+dependentonMn2+concentration1.2.4Pr3+掺杂深红光荧光粉Pr3+具有4f2的外层电子结构，1S0→3H4、3P0→3H4、1D2→3H4、3P0→3H6和3P0→3F2等跃迁可发射多重谱线。研究人员通过调控Pr3+的晶体场环境，可使3P0→3F2跃迁产生深红光发射[25]。例如，Fan[26]等合成的LaMgAl11O19:Pr3+荧光粉具有深红光发射的性质，在450nm的蓝光激发下，该荧光粉可发射出650nm的深红光。此外，Pr3+与Ce3+或Eu2+共掺杂的荧光粉也可以满足植物生长对深红光的需求，例如，Li2SrSiO4:Ce3+,Pr3+[27]、Ba4Gd3Na3(PO4)6F2:Eu2+,Pr3+[28]和Ba3LaNa(PO4)3F:Eu2+,Pr3+[29]等。1.3植物照明用远红光荧光粉1.3.1Fe3+掺杂远红光荧光粉Fe属于过渡金属元素，在自然界中储量丰富且价格低廉。Fe3+具有3d3外层电子结构。通常，Fe3+掺杂的荧光粉在近紫外区(380nm)和蓝光区(450nm)存在
【参考文献】：
期刊论文
[1]LED植物生长灯的开发及应用[J]. 杨光. 中国照明电器. 2017(03)
[2]植物照明用LED荧光粉研究进展[J]. 张娜,朱月华,卓宁泽,蒋利华,王海波. 中国照明电器. 2016(12)
[3]共沉淀法制备暖白光LED用Na2TiF6∶Mn4+红色荧光粉及其发光性能研究[J]. 罗洋,江建青,侯得健,游维雄,叶信宇. 发光学报. 2015(12)
[4]超高显色指数和色温可调的LED白光照明光源研究[J]. 谌江波,余建华,高亚飞,张翼扬,陆秀炎. 光学学报. 2015(10)
[5]电荷补偿剂增强的Ca2.96Eu0.04（PO4）2红色荧光粉[J]. 张志伟,王晓娟,任艳军. 发光学报. 2014(09)
[6]远红光受体伴侣蛋白FHY1在介导基因表达和植物生长发育过程中的独特作用[J]. 陈芳,邓兴旺. 遗传. 2014(09)
[7]荧光粉Zn3Ga2（Ge/Si）2O10∶Cr3+的制备与发光性能研究[J]. 申凤娟,崔瑞瑞,黄维超,邓朝勇. 贵州大学学报(自然科学版). 2014(02)
[8]Sr3B2O6∶Eu3+,Li+荧光粉的合成与发光性能[J]. 杨英,陈永杰,肖林久,耿秀娟,谢颖,闵广全. 发光学报. 2014(03)
[9]CaZn2（PO4）2∶Eu3+的制备及其发光性能[J]. 杨志平,赵青,潘飞,宋延春,韩月,马淑媛. 发光学报. 2011(10)
[10]Growth and Spectroscopic Properties of Nd3+:Sr3Gd2（BO3）4 Crystal[J]. ZHANG Yan~(a,b①) WANG Guo-Fu~b LIN Zhou-Bin~b ZHANG Li-Zhen~b a(School of Materials Science and Engineering, Shanghai Institute of Technology,Shanghai 200235,China) b(Fujian Institute of Research on the Structure of Matter, The Chinese Academy of Sciences,Fuzhou,Fujian 350002,China). 结构化学. 2010(07)
硕士论文
[1]LED植物生长灯用单一基质单色/双色/三色发光材料研究[D]. 周紫薇.西北大学 2018
本文编号：3345015
【文章来源】：河北科技师范学院河北省
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
植物的吸收光谱
第一章绪论41.2.2Mn4+掺杂深红光荧光粉过渡金属Mn4+具有资源丰富和价格低廉等优点。通常，位于八面体中心的Mn4+在200~600nm存在若干激发带，归因于Mn4+:4A2g→4T1g、4A2g→2T2g和4A2g→4T2g跃迁。通常，Mn4+掺杂的双钙钛矿氟化物可以发射出610~660nm的红光或深红光，例如，A2BF6:Mn4+(A=Cs,Rb,Na,K;B=Ge,Sn,Si,Zr,Ti,Hf)[11-20]深红光荧光粉。然而，氟化物的理化性质不稳定，并且合成过程中可能会产出有毒气体，限制了其实际应用。因此，开发Mn4+掺杂的氧化物荧光粉引起了人们的广泛关注。例如，Ren[21]等合成了Ba2LaSbO6:Mn4+双钙钛矿型深红光荧光粉，在365nm的近紫外光激发下，该荧光粉的发射峰位于678nm；Liu[22]等报道的CaAl4O7:Mn4+深红光荧光粉的发射波长范围为620~680nm，此波段可满足PR对深红光的需求。图1-2(a)K2XF6:Mn4+(X=Ti,Si,Ge)的PLE和PL光谱[18]；(b)CaAl4O7:Mn4+的PL光谱[22]Fig.1-2(a)PLEandPLspectraofK2XF6:Mn4+(X=Ti,Si,Ge);(b)PLspectraofCaAl4O7:Mn4+1.2.3Ce3+,Mn2+共掺杂深红光荧光粉过渡金属Mn2+的电子构型为3d5，具有价格低廉和来源广泛等优点。通常，Mn2+的发射波长范围为500~700nm，通过调控Mn2+的晶体场环境可实现深红光发射。然而，Mn2+的d-d跃迁属于禁戒跃迁，激发效率较低。因此，可以采用其他敏化剂离子通过能量传递的方式，实现Mn2+的高效发光。通常，Ce3+可以作为一种敏化剂离子，其5d激发态的电子跃迁至基态(2F5/2,2F7/2)可以发射出近紫外光或蓝光[23]。Ce3+不但具有敏化作用，而且Ce3+发光可以满足植物对蓝光的需
第一章绪论5求。例如，Zhang[24]等合成的NaSr4(BO3)3:Ce3+,Mn2+荧光粉具有两个发射带。其中，440nm的蓝光发射归因于Ce3+:5d1→4f1跃迁，与植物对蓝光的需求相近；660nm的深红光发射归因于Mn2+:4T1(4G)→6A1(6S)跃迁，与PR的吸收波长一致。图1-3(a)NaSr4(BO3)3:Ce3+,Mn2+的PLE和PL光谱；(b)Ce3+和Mn2+的发射强度与Mn2+浓度的关系曲线图[24]Fig.1-3(a)PLEandPLspectraofNaSr4(BO3)3:Ce3+,Mn2+;(b)EmissionintensityofCe3+andMn2+dependentonMn2+concentration1.2.4Pr3+掺杂深红光荧光粉Pr3+具有4f2的外层电子结构，1S0→3H4、3P0→3H4、1D2→3H4、3P0→3H6和3P0→3F2等跃迁可发射多重谱线。研究人员通过调控Pr3+的晶体场环境，可使3P0→3F2跃迁产生深红光发射[25]。例如，Fan[26]等合成的LaMgAl11O19:Pr3+荧光粉具有深红光发射的性质，在450nm的蓝光激发下，该荧光粉可发射出650nm的深红光。此外，Pr3+与Ce3+或Eu2+共掺杂的荧光粉也可以满足植物生长对深红光的需求，例如，Li2SrSiO4:Ce3+,Pr3+[27]、Ba4Gd3Na3(PO4)6F2:Eu2+,Pr3+[28]和Ba3LaNa(PO4)3F:Eu2+,Pr3+[29]等。1.3植物照明用远红光荧光粉1.3.1Fe3+掺杂远红光荧光粉Fe属于过渡金属元素，在自然界中储量丰富且价格低廉。Fe3+具有3d3外层电子结构。通常，Fe3+掺杂的荧光粉在近紫外区(380nm)和蓝光区(450nm)存在
【参考文献】：
期刊论文
[1]LED植物生长灯的开发及应用[J]. 杨光. 中国照明电器. 2017(03)
[2]植物照明用LED荧光粉研究进展[J]. 张娜,朱月华,卓宁泽,蒋利华,王海波. 中国照明电器. 2016(12)
[3]共沉淀法制备暖白光LED用Na2TiF6∶Mn4+红色荧光粉及其发光性能研究[J]. 罗洋,江建青,侯得健,游维雄,叶信宇. 发光学报. 2015(12)
[4]超高显色指数和色温可调的LED白光照明光源研究[J]. 谌江波,余建华,高亚飞,张翼扬,陆秀炎. 光学学报. 2015(10)
[5]电荷补偿剂增强的Ca2.96Eu0.04（PO4）2红色荧光粉[J]. 张志伟,王晓娟,任艳军. 发光学报. 2014(09)
[6]远红光受体伴侣蛋白FHY1在介导基因表达和植物生长发育过程中的独特作用[J]. 陈芳,邓兴旺. 遗传. 2014(09)
[7]荧光粉Zn3Ga2（Ge/Si）2O10∶Cr3+的制备与发光性能研究[J]. 申凤娟,崔瑞瑞,黄维超,邓朝勇. 贵州大学学报(自然科学版). 2014(02)
[8]Sr3B2O6∶Eu3+,Li+荧光粉的合成与发光性能[J]. 杨英,陈永杰,肖林久,耿秀娟,谢颖,闵广全. 发光学报. 2014(03)
[9]CaZn2（PO4）2∶Eu3+的制备及其发光性能[J]. 杨志平,赵青,潘飞,宋延春,韩月,马淑媛. 发光学报. 2011(10)
[10]Growth and Spectroscopic Properties of Nd3+:Sr3Gd2（BO3）4 Crystal[J]. ZHANG Yan~(a,b①) WANG Guo-Fu~b LIN Zhou-Bin~b ZHANG Li-Zhen~b a(School of Materials Science and Engineering, Shanghai Institute of Technology,Shanghai 200235,China) b(Fujian Institute of Research on the Structure of Matter, The Chinese Academy of Sciences,Fuzhou,Fujian 350002,China). 结构化学. 2010(07)
硕士论文
[1]LED植物生长灯用单一基质单色/双色/三色发光材料研究[D]. 周紫薇.西北大学 2018
本文编号：3345015
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianlidianqilunwen/3345015.html
