稀土掺杂钛酸盐荧光粉的合成及性能研究

发布时间：2017-08-30 20:10

  本文关键词：稀土掺杂钛酸盐荧光粉的合成及性能研究

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【摘要】：LED作为新一代固态照明器件,不仅具有效率高、体积小、反应快、绿色环保等优点,其抗震性好、使用方便和微型化的特点更是让白光LED的使用范围得到了拓宽。钛酸盐体系荧光粉具有较高的化学稳定性,较低的合成温度,是一种比较理想的发光材料,有着较好的应用前景。本论文通过高温固相法制备了NaGdTiO_4:Sm~(3+)红色荧光粉、NaLaTiO_4:Eu~(3+)红色荧光粉、NaLaTiO_4:Dy~(3+)白光荧光粉。分别通过X射线衍射、荧光分光光度计、紫外可见吸收光谱、扫描电子显微镜对荧光粉的晶体结构、微观形貌、激发和发光性能以及发光原理进行了分析和讨论。采用高温固相法合成了NaGd_(1-x)TiO_4:xSm~(~(3+))系列红色荧光粉。确定出最佳烧结温度为1000℃保温4h,得到了正交晶系的NaGdTiO晶体,样品为2-5μm左右的颗粒状。该荧光粉的主激发峰位于409nm处,同时在460-490nm区域内也有着强吸收。实验表明,样品可以被紫外、近紫外和蓝光波段的激发光源有效激发。当以409nm激发时,分别得到567nm(4G5/2→6H5/2)、607nm(4G5/2→6H7/2)和652nm(4G5/2→6H9/2)较强的荧光发射,其中607nm发射峰的发光强度最大,呈现明亮的红光发射。同时,研究了Sm~(3+)离子浓度与发光强度的关系,当Sm~(3+)离子的掺杂浓度为2.5mol%时,Na Gd_(1-x)TiO_4:xSm~(3+)系列红色荧光粉的可以获得最佳的发光效果。因此,该荧光粉可以用作白光LED用黄色荧光粉YAG:Ce~(3+)的红光补偿粉。采用高温固相法合成了NaLa_(1-x)TiO4:xEu~(3+)系列红色荧光粉,其最佳烧结温度为950℃保温4h,属于四方晶系。该荧光粉在396nm处有强烈的吸收,同时在467nm波段内也有着强吸收,可以被近紫外和蓝光LED芯片有效激发。在396nm激发下,样品呈现出强烈的红光发射,其发射峰分别位于波长592nm、619nm和706nm处,对应于Eu~(3+)的4f-4f轨道内的5D0→7FJ(J=1,2,4)的电子跃迁。其中592nm(~(5)D_0→~(7)F1)和619nm(~(5)D_0→~(7)F_2)发射峰的发光强度最大,呈现明亮的红光发射。当Eu~(3+)的掺杂浓度为30mol%时,NaLa_(1-x)TiO_4:x Eu~(3+)系列红色荧光粉具有最大的发光强度。该红色荧光粉的色坐标为:x=0.664,y=0.335,十分接近国家电视标准委员会NTSC所规定的理想红光标准值(x=0.67,y=0.33)。因此,该发光材料用作白光LED用红色荧光粉有一定的应用潜力。采用高温固相法合成了NaLa_(1-x)TiO_4:x Dy~(3+)系列白光荧光粉,其最佳烧结温度为950℃保温4h,属于四方晶系。该荧光粉的主激发峰位于389nm处,同时在420-470nm蓝光区域内也有着强吸收,与近紫外和蓝光LED芯片发光范围十分吻合。在389nm激发下,样品呈现出白光发射,其发射峰分别位于波长486nm、583nm和663nm处,这均属于Dy~(3+)的特征发射,这三个发射峰对应于Dy~(3+)的4F9/2→6H15/2、4F9/2→6H13/2、4F9/2→6H11/2能级跃迁。其中位于486nm处的~(4)F_9/2→~(6)H_15/2电子跃迁产生蓝光发射,位于583nm处的~(4)F_9/2→~(6)H_13/2电子跃迁产生黄光发射,这两处发光的混合产生白光。当Dy~(3+)的掺杂浓度为5mol%时,该荧光粉的发光强度达到最大,其色坐标为(x=0.343,y=0.360)非常接近理想的白光色坐标(x=0.33,y=0.33)。因此,该发光材料是一种具有潜在应用价值的单一基质白光LED荧光粉。
【关键词】：钛酸盐 稀土 白光LED 发光性能 固相法
【学位授予单位】：陕西科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：O482.31;TM923.34
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 1 绪论11-23
• 1.1 白光LED简介11-14
• 1.1.1 白光LED的发展现状11-12
• 1.1.2 白光LED的主要实现方式12-14
• 1.2 发光材料的发光机理14-19
• 1.2.1 发光材料的定义及分类14-15
• 1.2.2 发光材料的基本特征15-17
• 1.2.3 稀土发光材料17
• 1.2.4 稀土离子的跃迁17-19
• 1.2.5 稀土离子之间的能量传递19
• 1.2.6 稀土发光材料的优点19
• 1.3 发光材料的合成方法19-21
• 1.3.1 高温固相法19-20
• 1.3.2 溶胶-凝胶法20
• 1.3.3 共沉淀法20
• 1.3.4 水热合成法20
• 1.3.5 燃烧合成法20-21
• 1.4 钛酸盐基质荧光粉的研究进展21-22
• 1.5 本论文研究的目的、意义及内容22-23
• 1.5.1 论文研究的目的和意义22
• 1.5.2 论文研究的内容22-23
• 2 NaGdTiO_4：Sm~(~(3+))荧光粉的合成与发光性能研究23-33
• 2.1 引言23
• 2.2 实验部分23-25
• 2.2.1 实验原料及设备23-24
• 2.2.2 NaGdTiO_4：Sm~(3+)荧光粉的制备24-25
• 2.3 样品的表征25-26
• 2.3.1 X射线衍射仪（XRD）25
• 2.3.2 荧光分光光度计25
• 2.3.3 紫外-可见-近红外光谱仪25
• 2.3.4 扫描电子显微镜（SEM）25-26
• 2.4 结果与讨论26-32
• 2.4.1 NaGdTiO_4：Sm~(3+)红色荧光粉的晶体结构分析26-28
• 2.4.2 NaGdTiO_4：Sm~(3+)红色荧光粉的发光性能分析28-32
• 2.5 本章小结32-33
• 3 NaLaTiO_4：Eu~(3+)荧光粉的合成与发光性能研究33-41
• 3.1 引言33
• 3.2 实验部分33-35
• 3.2.1 实验原料及设备33-34
• 3.2.2 NaLaTiO_4：Eu~(3+)荧光粉的制备34-35
• 3.3 实验结果与讨论35-40
• 3.3.1 NaGdTiO_4：Eu~(3+)的晶体结构分析35
• 3.3.2 NaGdTiO_4：Eu~(3+)的激发光谱分析35-36
• 3.3.3 NaGdTiO_4：Eu~(3+)的紫外可见吸收光谱分析36-37
• 3.3.4 NaGdTiO_4：Eu~(3+)的发光性能分析37-40
• 3.4 本章小结40-41
• 4 NaGdTiO_4：Dy~(3+)荧光粉的合成与发光性能研究41-49
• 4.1 引言41
• 4.2 实验部分41-42
• 4.2.1 实验原料及设备41-42
• 4.2.2 NaGdTiO_4：Dy~(3+)荧光粉的制备42
• 4.3 实验结果与讨论42-48
• 4.3.1 NaGdTiO_4：Dy~(3+)的晶体结构分析42-43
• 4.3.2 NaGdTiO_4：Dy~(3+)的激发光谱分析43-44
• 4.3.3 NaGdTiO_4：Dy~(3+)的发光性能分析44-48
• 4.4 本章小结48-49
• 5 结论49-51
• 致谢51-52
• 参考文献52-59
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文59-60

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 李香萍;仲海洋;程丽红;孙佳石;张金苏;王轶卓;陈宝玖;;可用于白光LED的红色荧光粉NaGdTiO_4:Eu~(3+)的制备及光学性质[J];发光学报;2011年02期

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3 韩俊义;段庆文;;白光LED用红色荧光粉的研究进展[J];中国材料进展;2011年03期

4 邓新荣;胡国荣;彭忠东;曹雁冰;;喷雾热解法合成球形(Y,Gd)BO_3:Eu荧光粉的研究[J];中国稀土学报;2007年02期

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本文编号：761218