全光谱照明用碳氮化物荧光粉的合成、结构与性能研究

发布时间：2023-05-07 07:46

　　随着人们对健康品质生活追求的提高,照明领域的研究者开始大力研发并推广全光谱健康照明用白光LED。作为白光LED的核心材料之一,荧光粉是实现具有连续均匀光谱的全光谱照明的关键。从光谱角度讲,碳氮化物荧光粉RE2Si4N6C:Ce3+(RE=Y,Gd,Lu)与全光谱照明用紫色/近紫外LED芯片匹配完美。本文针对RE2Si4N6C:Ce3+荧光粉所存在的合成条件苛刻、光色调谐性不足、热猝灭性能差等问题,在荧光粉合成工艺优化/革新、单元共取代和阳离子固溶改性及新基质探索等方面展开研究工作。分析传统碳热还原氮化法合成RE2Si4N6C:Ce3+的反应机理及存在问题。提出利用稀土氢化物REH3为原料,采用高温固相法合成该类碳氮化物荧光粉的新方法。并详细研究其反应历程及REH3、SiC在反应过程中的行为,为优化合成条件提供理论依据。通过高温固相法,合成了形貌完好、性能优异的RE2Si4N6C:Ce3+的荧光粉,并研究其结构、浓度猝灭、热猝灭性能等。研究Al-N取代Si-C对Y1.98SL4N6C:0.02Ce3+中骨架结构的影响。通过X-Ray粉末衍射、固体核磁共振等手段证实了 A1以[AlN4]四...

【文章页数】：135 页

【学位级别】：博士

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致谢
摘要
Abstract
1 引言
2 文献综述
    2.1 LED及白光LED实现方式简介
        2.1.1 LED及白光LED简介
        2.1.2 白光LED实现方式
        2.1.3 全光谱照明LED的提出及应用现状
    2.2 全光谱照明LED用荧光粉的研究现状
        2.2.1 荧光粉简介
        2.2.2 全光谱用蓝绿色荧光粉研究现状
        2.2.3 全光谱用黄绿色荧光粉的研究现状
        2.2.4 全光谱用红色荧光粉研究现状
        2.2.5 全光谱用荧光粉存在问题
    2.3 碳氮化物荧光粉概述
        2.3.1 含[CN₂]^2-基团类新型碳氮化物荧光粉
        2.3.2 AlN₍(1-x))-SiC_x固溶体
        2.3.3 RE₂Si₄N₆C碳氮化物
    2.4 论文的研究意义和主要内容
        2.4.1 论文的目的和意义
        2.4.2 研究的主要内容
3 荧光粉及基质材料制备及研究方法
    3.1 实验原料及仪器
    3.2 材料的制备方法
    3.3 荧光粉的研究方法
        3.3.1 物相鉴定及结构解析
        3.3.2 发光性能表征及测试
        3.3.3 稳定性能测试与分析
        3.3.4 形貌和粒度测试与分析
        3.3.5 其他测试与分析
4 RE₂Si₄N₆C:Ce³⁺碳氮化物荧光粉的制备与发光性能研究
    4.1 碳热还原氮化法合成RE₂Si₄N₆C:Ce³⁺(RE=Y,Gd,Lu)
        4.1.1 碳热还原氮化法制备Y₂Si₄N₆C的理论分析
        4.1.2 碳热还原氮化法制备Y₂Si₄N₆C的实验探究
    4.2 稀土氢化物高温固相法合成RE₂Si₄N₆C:Ce³⁺(RE=Y,Gd,Lu)
        4.2.1 反应历程研究
        4.2.2 碳化硅对物相的影响
        4.2.3 高温固相法与碳热还原法对比
    4.3 RE₂Si₄N₆C:Ce³⁺ (RE=Y, Gd,Lu)的结构与发光特性
        4.3.1 RE₂Si₄N₆C(RE=Y, Gd,Lu)的结构
        4.3.2 RE₂Si₄N₆C:Ce³⁺ (RE=Y,Gd,Lu)的发光特性
        4.3.3 Ce³⁺浓度对RE₂Si₄N₆C:Ce³⁺发光特性的影响
        4.3.4 RE₂Si₄N₆C:Ce³⁺的温度特性
    4.4 本章小结
5 Y_1.98Si_4-xAl_xN_6+xC_1-x:0.02Ce³⁺固溶体的结构及荧光性能研究
    5.1 引言
    5.2 Y_1.98Si_4-xAl_xN_6+xC_1-x:0.02Ce³⁺荧光粉的合成、物相及结构
        5.2.1 Y_1.98Si_4-xAl_xN_6+xC_1-x:0.02Ce³⁺荧光粉的物相分析
        5.2.2 Y_1.98Si_4-xAl_xN_6+xC_1-x:0.02Ce³⁺荧光粉的结构分析
    5.3 Y_1.98Si_4-xAl_xN_6+xC_1-x:0.02Ce³⁺荧光粉的发光性能分析
        5.3.1 Al-N取代Si-C对激发与发射光谱的影响
        5.3.2 Al-N取代Si-C对热猝灭稳定的影响
        5.3.3 Al-N取代Si-C对荧光粉光色的影响
    5.4 本章小结
6 (Y, RE)₂Si₄N₆C:Ce³⁺ (RE=La,Gd,Lu)荧光粉的结构及荧光性能研究
    6.1 引言
    6.2 Lu替代Y对Y₂Si₄N₆C:Ce³⁺的结构、光谱及热稳定性的影响
        6.2.1 (Y_1-xLu_x)₂Si₄N₆C:Ce³⁺荧光粉的物相和晶体结构分析
        6.2.2 (Y_1-xLu_x)₂Si₄N₆C:Ce³⁺荧光粉的光谱性能分析
        6.2.3 (Y_1-xLu_x)₂Si₄N₆C:Ce³⁺荧光粉的热猝灭稳定性分析
        6.2.4 (Y_1-xLu_x)₂Si₄N₆C:Ce³⁺荧光粉的色坐标分析分析
        6.2.5 Lu掺杂对(Y_1-xLu_x)₂Si₄N₆C:Ce³⁺微结构及发光性能影响分析
    6.3 Gd替代Y对Y₂Si₄N₆C:Ce³⁺的结构、光谱及热稳定性的影响
        6.3.1 (Y_1-xGd_x)₂Si₄N₆C:Ce³⁺荧光粉的物相和晶体结构分析
        6.3.2 (Y_1-xGd_x)₂Si₄N₆C:Ce³⁺荧光粉的光谱性能分析
        6.3.3 (Y_1-xGd_x)₂Si₄N₆C:Ce³⁺荧光粉的热猝灭稳定性分析
        6.3.4 (Y_1-xGd_x)₂Si₄N₆C:Ce³⁺荧光粉的色坐标分析分析
        6.3.5 Gd掺杂对(Y_1-xGd_x)₂Si₄N₆C:Ce³⁺微结构及发光性能影响分析
    6.4 La替代Y对Y₂Si₄N₆C:Ce³⁺的结构、光谱及热稳定性的影响
        6.4.1 (Y_1-xLa_x)₂Si₄N₆C:Ce³⁺荧光粉的物相和晶体结构分析
        6.4.2 (Y_1-xLa_x)₂Si₄N₆C:Ce³⁺荧光粉的光谱和热稳定分析
        6.4.3 La替代Y对Y₂Si₄N₆C:Ce³⁺的发光性能影响机理研究
    6.5 本章小结
7 基于[SiN₃]₄X (X=N,C)新型(碳)氮化物荧光粉设计与性能研究
    7.1 引言
    7.2 MRESi₄N₇与RE₂Si₄N₆C结构演变关系
    7.3 REScSi₄N₆C新型碳氮化物荧光粉的合成与性能研究
        7.3.1 REScSi₄N₆C新型碳氮化合物合成及结构鉴定
        7.3.2 YScSi₄N₆C:Ce³⁺新型碳氮化合物荧光粉的发光特性
        7.3.3 Ce³⁺离子浓度对YScSi₄N₆C:Ce³⁺发光特性的影响
        7.3.4 YScSi₄N₆C:Ce³⁺的热猝灭性能及相关机制
        7.3.5 YScSi₄N₆C:Ce³⁺的封装性能
    7.4 本章小结
结论
参考文献
作者简历及在学研究成果
学位论文数据集



本文编号：3810581