钨酸盐基底荧光材料的合成与发光性质的研究

发布时间：2020-05-25 06:50

【摘要】：自上世纪90年代以来,发光二极管以其环保、高效、寿命长、能耗低及体积小等诸多优点正在逐渐取代传统照明光源。LED作为第四代照明光源,具有极大发展潜力,并将为节能减排做出重大贡献。但是目前LED相对于市场上常见的节能灯而言生产成本较高,且市售黄光荧光粉因缺乏红光成分而使用受限。为了得到高品质的LED灯,研究新型荧光材料极为必要。在诸多发光材料中,以稀土离子及Bi~(3+)离子为激活剂的荧光材料占大多数。近些年,稀土离子及Bi~(3+)离子掺杂的钨酸盐由于其优异的物理化学稳定性和良好的发光性质而被广泛应用和研究。本论文选择钨酸盐类化合物为基底,以Bi~(3+)离子和稀土离子为激活剂,通过高温固相反应合成法,合成了单色绿光荧光粉、近紫外激发的黄光荧光粉和可被中紫外有效激发的单一相白光荧光粉。具体内容如下:1.以Gd_3BWO_9为基底,采用高温固相法合成Bi~(3+)掺杂的稀土硼钨酸盐样品。从其激发光谱和发射光谱可以看出,Gd_3BWO_9基底和Gd_3BWO_9:Bi~(3+)可以被339nm左右的中紫外光有效激发,并在425-625 nm范围的黄绿光区产生较强发射。Gd_3BWO_9作为一种自激活类基质对于提高Bi~(3+)离子发光效率具有极为重要的作用。当Bi~(3+)离子掺杂量为0.10时产生浓度猝灭,此时对应的内量子产率为27%。2.在Gd_2W_3O_(12)基底中引入Tb~(3+)离子实现了Tb~(3+)离子对Gd~(3+)离子的全范围的取代。在382 nm近紫外激发的条件下Tb~(3+)离子掺杂的Gd_2W_3O_(12)可以产生较强的绿光发射。由于一维链状结构,使得Tb~(3+)离子在Gd_2W_3O_(12)基质中的掺杂量为75 mol%时才发生浓度猝灭,在该掺杂浓度时对应内量子产率为37.6%。通过在Gd_2W_3O_(12)同时引入Tb~(3+)/Eu~(3+)或Tb~(3+)/Sm~(3+)并对掺杂离子进行适当调节从而实现从绿光到红光的色度调节。3.通过高温固相反应制备了可以被310 nm紫外光有效激发的在Sr_2CaWO_6的Ca的位点上掺杂Dy~(3+)的荧光材料。Sr_2CaWO_6基质在310 nm的紫外激发下产生350-550 nm范围内的蓝光发射,对应色坐标为(0.18,0.16)。通过调整Dy~(3+)离子的浓度可以调节310 nm激发下的发射峰强度。在Ca~(2+)位点上掺杂量为1 mol%的Sr_2CaWO_6:Dy~(3+)成功实现了单相白光发射。
【图文】：

粒度分布,发光材料,激活剂

图 1-1 发光材料发光简图，A 为激活剂。材料的合成方法发光材料具有极为广泛的用途，因此发光材料的合成与性质研究日重视。其中固体发光材料有诸多合成方法，，如高温固相反应法、溶熔剂法、微波法、水热法、低温燃烧法等[3]。固相反应法: 将固体原料进行充分混合后，在高温条件下发生化学物相从而得到目标产物，如含氧酸盐类、二元或多元陶瓷化合物等作为一种传统的合成方法，尽管有其固有的缺点，如能耗较大、效时间较长、粉体不够细、粒度分布不够均匀等，但是由于高温固相多种体系，通过高温固相反应法制备的粉体样品制备工艺简单、成

晶体结构,离子掺杂

图 2-2.Gd3BWO9的晶体结构图.2 光学性质Gd3-xBWO9: xBi3+荧光粉(其中 x = 0, 0.005, 0.010, 0.050, 0.100, 0.150, 0.2激发光谱和 339 nm 处的激发强度随 Bi3+离子掺杂量的变化分别如图 2-3( 2-3(b)所示。从图 2-3(a)中可以看出，Gd3-xBWO9:xBi3+在 300 nm至 400 nm长范围内存在一个中心位于 339 nm 的宽吸收峰。当未引入 Bi3+离子3BWO9基底在 330nm具有较弱的吸收。从图 2-3(b)中可以看出，当逐渐提+离子掺杂量到 0.01(x = 0.01)时，吸收强度达到最强。继续提高 Bi3+离子掺，荧光粉在紫外区的吸收强度逐渐减弱。未引入 Bi3+时，在 300 nm 400间的宽吸收峰对应 WO6基团中 O 原子到 W 原子的荷移跃迁(CT)吸收，+离子后则对应 Bi3+离子的 S-P 跃迁吸收。
【学位授予单位】：华东师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TQ422

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