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基于硼酸钆掺杂稀土发光材料的制备与改性研究

发布时间:2018-04-27 10:33

  本文选题:GdBO_3:Tb~(3+) + GdBO_3:Eu~(3+) ; 参考:《浙江理工大学》2017年硕士论文


【摘要】:随着等离子显示(PDP)的发展,对高品质荧光粉提出迫切的要求。硼酸钆基质荧光粉相比硅酸盐、铝酸盐荧光粉具有稳定性好、发光强度高、发光效率高等优点,成为目前PDP用荧光粉研究的热点。大量研究发现对现有荧光粉掺杂适量的非稀土金属离子可以大幅提高其荧光性能。水热法具有反应条件温和,结晶性能好等特点,成为近年稀土荧光粉合成的新方法。水热法合成基于GdBO_3掺杂Tb~(3+)的绿色荧光粉和基于GdBO_3掺杂Eu~(3+)的红色荧光粉,在Tb~(3+)与Eu~(3+)最佳掺杂浓度基础上分别引入金属离子Mn~+(Na~+、K~+、Mg~(2+)、Al~(3+))。研究其发光强度、量子效率、物相结构、微观形貌。用荧光光谱仪(PL)、X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电镜(FE-SEM)等手段对材料性能进行表征。主要结论如下:水热法制备GdBO_3:Tb~(3+)荧光粉,结晶性能良好,为六方晶系。当Gd~(3+):Tb~(3+)浓度比为20:1时,发光强度和量子效率达到最大值,为Tb~(3+)最佳掺杂浓度。在最佳性能GdBO_3:Tb~(3+)荧光粉基础上,适量掺杂Na+、K+、Mg~(2+)均可提升GdBO_3:Tb~(3+)荧光粉的发光强度,当Gd~(3+):Tb~(3+):Na+为20:1:1时性能最优异,发光强度较未掺杂Na+时提升41.5%,量子效率提升23.0%,为Na+最佳掺杂浓度;当Gd~(3+):Tb~(3+):K+为20:1:5时性能最优异,发光强度较未掺杂K+时提高78.6%,量子效率提高21.8%,为K+的最佳掺杂浓度;当Gd~(3+):Tb~(3+):Mg~(2+)为20:1:2时性能最优异,发光强度较未掺杂Mg~(2+)提升38.9%,量子效率提升39.8%,为Mg~(2+)最佳掺杂浓度。掺杂Al~(3+)后GdBO_3:Tb~(3+)荧光粉XRD衍射峰平缓无峰,表面形貌塌陷呈不规则颗粒状,荧光性能减弱,当Gd~(3+):Tb~(3+):Al~(3+)为20:1:0.5时,发光强度较未掺杂Al~(3+)时降低33.7%,量子效率降低54.3%。水热法制备GdBO_3:Eu~(3+)荧光粉,结晶性能良好,为六方晶系,当Gd~(3+):Eu~(3+)为20:1时,发光强度和量子效率达到最大值,为Eu~(3+)最佳掺杂浓度。在最佳性能GdBO_3:Eu~(3+)荧光粉基础上,适量掺杂K+可以提升GdBO_3:Eu~(3+)荧光粉的发光性能,当Gd~(3+):Eu~(3+):K+为20:1:2时性能最优异,发光强度较未掺杂K+时提升34.9%,量子效率提升21.6%,为K+的最佳掺杂浓度。掺杂Na+、Mg~(2+)、Al~(3+)掺杂后荧光性能出现大幅衰减,当Gd~(3+):Eu~(3+):Na+为20:1:1时,发光强度较未掺杂Na+时降低44.0%,量子效率降低37.6%;当Gd~(3+):Eu~(3+):Mg~(2+)为20:1:1时,发光强度较未掺杂Mg~(2+)时降低15.9%,量子效率降低16.7%;当Gd~(3+):Eu~(3+):Al~(3+)为20:1:0.5时,发光强度较未掺杂Al~(3+)时降低71.6%,量子效率降低56.8%。
[Abstract]:With the development of plasma display (PDP), high quality phosphors are urgently required. Compared with silicate gadolinium borate phosphor aluminate phosphor has many advantages such as better stability high luminescence intensity and high luminous efficiency. It has become a hot spot in the research of phosphors used in PDP. A large number of studies have found that doping proper amount of non-rare earth metal ions into existing phosphors can greatly improve their fluorescence properties. Hydrothermal method is a new method for the synthesis of rare earth phosphors due to its mild reaction conditions and good crystallization properties. The green phosphors based on GdBO_3 doped Tb~(3 and the red phosphors based on GdBO_3 doped Eu~(3) were synthesized by hydrothermal method. Based on the optimum doping concentration of Tb~(3 and Eu~(3, the metal ions MnNa-Na ~ (K ~ (+) _ (2) and GdBO_3 ~ (2) were introduced, respectively. The luminescence intensity, quantum efficiency, phase structure and microstructure were studied. The properties of the materials were characterized by means of fluorescence spectrometer, X-ray diffractometer and field emission scanning electron microscope (FE-SEM). The main conclusions are as follows: GdBO_3:Tb~(3) phosphors prepared by hydrothermal method have good crystallization properties and belong to hexagonal crystal system. The maximum luminescence intensity and quantum efficiency were obtained when the concentration ratio of Gd~(3 to TbbB3 was 20:1, which is the best doping concentration for Tb~(3. On the basis of the optimum performance of GdBO_3:Tb~(3) phosphors, the luminescence intensity of GdBO_3:Tb~(3) phosphors can be enhanced by doping appropriate amount of Na ~ (2 +) K _ (+) MgO _ (2), and the best performance is obtained when the Gd~(3 _ (+): TbGdBO_3:Tb~(3 _ (3) O _ (3) Na is 20:1:1. The luminescence intensity is increased 41.5 and the quantum efficiency is increased 23.0, which is the best doping concentration of Na. The luminescence intensity is increased 78.6 and the quantum efficiency is 21.8, which is the best doping concentration of K when Gd~(3: TB: K is 20:1:5, the luminescence intensity is 78.6 and the quantum efficiency is 21.8. When Gd~(3: Tb1: Mg2) is 20:1:2, the performance is the best, the luminescence intensity is 38.9% higher than that of undoped Mg~(2), the quantum efficiency is increased 39.8%, and the best doping concentration is Mg~(2. After doping with Al~(3), the XRD diffraction peak of GdBO_3:Tb~(3) phosphors is flat, the surface morphology collapses irregularly, and the fluorescence property is weakened. When the Gd~(3 + Tbtbtbtbtbtbtbt3 / Alt3) is 20: 1 / 0.5, the luminescence intensity is lower than that of the undoped Al~(3), and the quantum efficiency is reduced by 54.3% and 54.3%, compared with that of the undoped Al~(3. GdBO_3:Eu~(3) phosphors prepared by hydrothermal method have good crystalline properties, which are hexagonal crystal system. When Gd~(3 / EU: EU + 3) is 20:1, the luminescence intensity and quantum efficiency reach the maximum, which is the best doping concentration for Eu~(3). On the basis of the optimum performance of GdBO_3:Eu~(3) phosphors, the luminescent properties of GdBO_3:Eu~(3) phosphors can be improved by adding appropriate amount of K. The best performance of the phosphors can be obtained when the Gd~(3 = 3: K is 20:1:2, the luminescence intensity is 34.9 and the quantum efficiency is increased by 21.6g, which is the best doping concentration of K. The fluorescence properties of doped Na / Mg-O ~ (2 +) / Al ~ (2 +) / Al ~ (2 +) were attenuated significantly. When Gd~(3: EU ~ (3) / Na was 20:1:1, the luminescence intensity was 44.0 and the quantum efficiency was lower than that without doping Na, and the quantum efficiency was decreased by 37.6%, when Gd~(3: EU ~ (2) was 20:1:1, the luminescence intensity was lower than that without doping Na, and the quantum efficiency was decreased by 37.6 ~ (th), respectively. The luminescence intensity is 15.9and the quantum efficiency is 16.70.When the Gd~(3 is 20: 1: 0.5, the luminescence intensity is 71.6and the quantum efficiency is 56.8% lower than that of the undoped Al~(3.
【学位授予单位】:浙江理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TQ422

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本文编号:1810372

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