Mn 4+ 激活氟化物红色荧光粉的制备及性能优化
发布时间：2021-07-15 16:08
LED目前已经取代了传统的白炽灯等成为新一代的主流照明光源。优异的LED用红色荧光粉是LED发光质量的决定因素之一,故对LED用红色荧光粉的选择与制备及性能的优化尤为重要。Mn4+激活的氟化物红色荧光粉在460 nm附近有较宽的蓝色激发峰,可以很好地与商用LED蓝色芯片相匹配;又其在636 nm附近有尖锐的红色窄带发射,不与黄色荧光粉发生重吸收现象,故是较为理想的LED用红色荧光粉。但Mn4+激活的氟化物红色荧光粉存在着几个亟需解决的问题,首先是其发光性能易受到制备方法的影响,不同工艺条件得到的荧光粉发光强度不同;其次耐水性差,遇水易分解;最后相较于商用的绿色、黄色荧光粉发光强度较差。为了解决这些问题,我们采用不同制备方法合成了氟化物红色荧光粉,确定了最佳工艺条件;在此基础上,对K2TiF6:Mn4+荧光粉耐水性进行改善,对K2SiF6:Mn4+荧光粉发光强度进行优化。研究内容和结果如下:1.分别采用水热法、共沉...
【文章来源】：兰州理工大学甘肃省
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
-1用蓝光LED和荧光粉产生白光的不同方法[20]；根据LED中采用的荧光粉，白光的产生方法可以概括为三种
Mn4+激活氟化物红色荧光粉的制备及性能优化61.4.1Mn4+激活氟化物红色荧光粉发光特性及优缺点如图1.4-1所示，Mn4+激活的氟化物红色荧光粉由于八面体晶体场中Mn4+的4A2g→4T1g和4A2g→4T2g的电子跃迁，在360nm与464nm附近存在两个宽的激发带；由于2Eg→4A2g的电子跃迁，在636nm附近有尖锐的红色发射峰[86]。它的激发光谱位于蓝光的区域，可以很好地与蓝色LED芯片相匹配，且在636nm红光附近有窄带发射，可以避免与黄色荧光粉发生重吸收现象[14]，是理想的LED用红色荧光粉[87-90]。与稀土掺杂的氮化物和氧化物红色荧光粉如CaAlSiN3:Eu2+，LuVO4:Eu3+等[91-94]相比较，A2MF6:Mn4+氟化物红色荧光粉具有优异的发光性能和良好的热稳定性，在室温下也表现出优异的红色发射，且合成过程简单，合成条件不苛刻，不涉及稀土原材料的使用故成本低廉[95-97]。图1.4-1BaTiOF4:Mn4+的激发发射光谱图[86]虽然Mn4+激活的氟化物红色荧光粉由于其优异的发光性能是目前较为理想的LED用红色荧光粉，但是它还存在几个缺点亟需克服。首先Mn4+掺杂氟化物荧光粉的发光性能受制备方法的影响严重，不同的工艺条件得到的荧光粉发光强度不同，故对于合成方法的探究一直受到人们的广泛关注。其次Mn4+掺杂氟化物荧光粉固有的耐湿性较差，[MnF6]2-基团对湿度极其敏感，在氟化物荧光粉的降解过程中容易水解成混合价态的Mn的氧化物和氢氧化物，从而导致氟化物荧光粉的深体色和红色发射强度的减弱[98]。最后相较于已经商业化的绿色及黄色等荧光粉，氟化物红色荧光粉的发光强度较差。针对这三个问题目前已经有很多学者提出解决的方法。
硕士学位论文71.4.2Mn4+激活氟化物红色荧光粉的制备现有的Mn4+掺杂氟化物红色荧光粉的制备方法有很多，例如水热法、共沉淀法、离子交换法及无HF的绿色合成方法等。1.4.2.1水热法水热法，是指一种在密封的压力容器中，以水作为溶剂、粉体经溶解后再结晶制备材料的方法。相对于其他粉体制备方法，水热法制得的粉体具有晶粒完整，粒度小，分布均匀，颗粒团聚较轻等优点。水热法能够通过改变反应条件来获得特殊形貌的荧光粉颗粒。例如Jiang[99]等人通过水热法，采用TiO2和钛酸四丁酯分别制备了微纳米棒和多面体的BaTiF6:Mn4+红色荧光粉。Gao等人[100]采用水热法合成了一系列BaTiF6:Mn4+红色荧光粉，并通过调节反应条件，包括反应时间、温度及钡源等控制了产物的形貌。当以BaF2作为钡源，在120℃加热温度下，保温1-20h得到的荧光粉的形貌逐渐由微束状、微棒状到花状结构。当加热温度逐渐升高到140-180℃时，荧光粉颗粒形貌变为均匀、单分散的微棒状，且随着温度的升高，荧光粉的粒径越来越大。而以Ba(AC)2和Ba(CH3COO)2为钡源得到的产物分别呈现单分散微棒和六方棱柱形态，如图1.4-2所示。Mo等人[101]通过水热法探究了Mn4+的最佳掺杂量，并且成功的合成了具有菱形结构和六方棱镜结构的BaTiF6:Mn4+荧光粉。图1.4-2不同条件下BaTiF6:Mn4+样品的形成过程和形态演化原理图[100]；目前水热法制备氟化物红色荧光粉常用于BaTiF6:Mn4+荧光粉的制备，利用水热法制备其他体系氟化物红色荧光粉鲜有报道。虽然通过水热法可以获得多种特殊形貌的氟化物红色荧光粉，但活性的四价锰离子在热液体系中很容易还原成
【参考文献】：
期刊论文
[1]Ce3+/Mn2+共掺Ca3Y（PO4）3红色荧光粉的制备及其能量传递[J]. 冯宁宁,阳结根,杨子諓,张佩雪,王春兰. 纺织高校基础科学学报. 2019(03)
[2]凝胶-燃烧法合成Sr3YAl2O7.5:x%Eu3+荧光粉制备与研究[J]. 李雪,莎仁,朝鲁门. 内蒙古石油化工. 2019(07)
[3]荧光粉NaSrB5O9:Ce3+,Pr3+,Eu3+,Tb3+的制备及结构表征[J]. 彭琦,黄泽霖,陈燕舞,路风辉,刘锋,洪丹,林雯雯. 广州化工. 2019(01)
[4]K2SiF6:Mn4+发光粉的合成及性能研究[J]. 何清洋,朱月华,卓宁泽,王海波. 材料工程. 2018(08)
[5]Recent Advances of Graphitic Carbon Nitride-Based Structures and Applications in Catalyst, Sensing, Imaging, and LEDs[J]. Aiwu Wang,Chundong Wang,Li Fu,Winnie Wong-Ng,Yucheng Lan. Nano-Micro Letters. 2017(04)
硕士论文
[1]氮氧化物(Sr1-xBax)2.97SiO3N4/3:0.03Eu2+荧光粉的制备与性能研究[D]. 何霞.成都理工大学 2016
本文编号：3286030
【文章来源】：兰州理工大学甘肃省
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
-1用蓝光LED和荧光粉产生白光的不同方法[20]；根据LED中采用的荧光粉，白光的产生方法可以概括为三种
Mn4+激活氟化物红色荧光粉的制备及性能优化61.4.1Mn4+激活氟化物红色荧光粉发光特性及优缺点如图1.4-1所示，Mn4+激活的氟化物红色荧光粉由于八面体晶体场中Mn4+的4A2g→4T1g和4A2g→4T2g的电子跃迁，在360nm与464nm附近存在两个宽的激发带；由于2Eg→4A2g的电子跃迁，在636nm附近有尖锐的红色发射峰[86]。它的激发光谱位于蓝光的区域，可以很好地与蓝色LED芯片相匹配，且在636nm红光附近有窄带发射，可以避免与黄色荧光粉发生重吸收现象[14]，是理想的LED用红色荧光粉[87-90]。与稀土掺杂的氮化物和氧化物红色荧光粉如CaAlSiN3:Eu2+，LuVO4:Eu3+等[91-94]相比较，A2MF6:Mn4+氟化物红色荧光粉具有优异的发光性能和良好的热稳定性，在室温下也表现出优异的红色发射，且合成过程简单，合成条件不苛刻，不涉及稀土原材料的使用故成本低廉[95-97]。图1.4-1BaTiOF4:Mn4+的激发发射光谱图[86]虽然Mn4+激活的氟化物红色荧光粉由于其优异的发光性能是目前较为理想的LED用红色荧光粉，但是它还存在几个缺点亟需克服。首先Mn4+掺杂氟化物荧光粉的发光性能受制备方法的影响严重，不同的工艺条件得到的荧光粉发光强度不同，故对于合成方法的探究一直受到人们的广泛关注。其次Mn4+掺杂氟化物荧光粉固有的耐湿性较差，[MnF6]2-基团对湿度极其敏感，在氟化物荧光粉的降解过程中容易水解成混合价态的Mn的氧化物和氢氧化物，从而导致氟化物荧光粉的深体色和红色发射强度的减弱[98]。最后相较于已经商业化的绿色及黄色等荧光粉，氟化物红色荧光粉的发光强度较差。针对这三个问题目前已经有很多学者提出解决的方法。
硕士学位论文71.4.2Mn4+激活氟化物红色荧光粉的制备现有的Mn4+掺杂氟化物红色荧光粉的制备方法有很多，例如水热法、共沉淀法、离子交换法及无HF的绿色合成方法等。1.4.2.1水热法水热法，是指一种在密封的压力容器中，以水作为溶剂、粉体经溶解后再结晶制备材料的方法。相对于其他粉体制备方法，水热法制得的粉体具有晶粒完整，粒度小，分布均匀，颗粒团聚较轻等优点。水热法能够通过改变反应条件来获得特殊形貌的荧光粉颗粒。例如Jiang[99]等人通过水热法，采用TiO2和钛酸四丁酯分别制备了微纳米棒和多面体的BaTiF6:Mn4+红色荧光粉。Gao等人[100]采用水热法合成了一系列BaTiF6:Mn4+红色荧光粉，并通过调节反应条件，包括反应时间、温度及钡源等控制了产物的形貌。当以BaF2作为钡源，在120℃加热温度下，保温1-20h得到的荧光粉的形貌逐渐由微束状、微棒状到花状结构。当加热温度逐渐升高到140-180℃时，荧光粉颗粒形貌变为均匀、单分散的微棒状，且随着温度的升高，荧光粉的粒径越来越大。而以Ba(AC)2和Ba(CH3COO)2为钡源得到的产物分别呈现单分散微棒和六方棱柱形态，如图1.4-2所示。Mo等人[101]通过水热法探究了Mn4+的最佳掺杂量，并且成功的合成了具有菱形结构和六方棱镜结构的BaTiF6:Mn4+荧光粉。图1.4-2不同条件下BaTiF6:Mn4+样品的形成过程和形态演化原理图[100]；目前水热法制备氟化物红色荧光粉常用于BaTiF6:Mn4+荧光粉的制备，利用水热法制备其他体系氟化物红色荧光粉鲜有报道。虽然通过水热法可以获得多种特殊形貌的氟化物红色荧光粉，但活性的四价锰离子在热液体系中很容易还原成
【参考文献】：
期刊论文
[1]Ce3+/Mn2+共掺Ca3Y（PO4）3红色荧光粉的制备及其能量传递[J]. 冯宁宁,阳结根,杨子諓,张佩雪,王春兰. 纺织高校基础科学学报. 2019(03)
[2]凝胶-燃烧法合成Sr3YAl2O7.5:x%Eu3+荧光粉制备与研究[J]. 李雪,莎仁,朝鲁门. 内蒙古石油化工. 2019(07)
[3]荧光粉NaSrB5O9:Ce3+,Pr3+,Eu3+,Tb3+的制备及结构表征[J]. 彭琦,黄泽霖,陈燕舞,路风辉,刘锋,洪丹,林雯雯. 广州化工. 2019(01)
[4]K2SiF6:Mn4+发光粉的合成及性能研究[J]. 何清洋,朱月华,卓宁泽,王海波. 材料工程. 2018(08)
[5]Recent Advances of Graphitic Carbon Nitride-Based Structures and Applications in Catalyst, Sensing, Imaging, and LEDs[J]. Aiwu Wang,Chundong Wang,Li Fu,Winnie Wong-Ng,Yucheng Lan. Nano-Micro Letters. 2017(04)
硕士论文
[1]氮氧化物(Sr1-xBax)2.97SiO3N4/3:0.03Eu2+荧光粉的制备与性能研究[D]. 何霞.成都理工大学 2016
本文编号：3286030
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