硅鋁酸鹽復(fù)合基質(zhì)全色熒光粉的制備及發(fā)光性能研究本科畢業(yè)論文

1、沈陽化工大學(xué)本科畢業(yè)論文題 目： 硅鋁酸鹽復(fù)合基質(zhì)全色熒光粉的制備及發(fā)光性能研究 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書應(yīng)用化學(xué)專業(yè)0902 班學(xué)生：李國慶畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目：硅鋁酸鹽復(fù)合基質(zhì)全色熒光粉的制備及發(fā)光性能研究畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）內(nèi)容：采用高溫固相法制備eu2+、mn2+共激活的堿土鋁硅酸鹽熒光粉，考察基質(zhì)組成及eu, mn摻雜量對熒光粉發(fā)光性能影響。通過x-射線衍射測試熒光粉晶體結(jié)構(gòu)。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）專題部分：1.分析ba1.3ca0.7(alxsi1-x)o4：eu2+晶體結(jié)構(gòu)；2.研究eu2+在ba1.3ca0.7(alxsi1-x)o4基質(zhì)中發(fā)光機(jī)理及al3+在基質(zhì)中的作用。起止時(shí)間： 2

2、013 年 2 月- 2013 年 6 月指導(dǎo)教師： 簽字 年 月 日教研主任： 簽字 年 月 日學(xué)院院長： 簽字 年 月 日 摘要本論文簡要介紹了熒光粉及其常用的合成方法，并且介紹了稀土離子的發(fā)光機(jī)理。采用高溫固相法在還原氣氛中合成了ba1.3ca0.65-xal0.025si0.975o4:0.02eu2+,0.03mn2+,xre3+(re=la、gd、dy、er)全色白光熒光粉。以ba1.3ca0.7al0.025si0.975o4作為基質(zhì)材料，激活劑為稀土eu2+離子。研究了化合物中的硅鋁比、摻雜離子種類（單摻eu2+，共摻eu2+/mn2+，共摻eu2+/mn2+/re3+）、eu

3、2+和mn2+的含量以及re3+的種類和濃度對熒光粉發(fā)光性能的影響。采用熒光分光光度法測得樣品的激發(fā)和發(fā)射光譜，用xrd對樣品進(jìn)行了晶體結(jié)構(gòu)分析，通過pms-50型紫外可見近紅外光譜分析系統(tǒng)測試其光色參數(shù)。通過對其進(jìn)行性能測試，找出了合適的硅鋁比以及eu2+、mn2+的摻雜量。通過測試樣品的發(fā)射光譜及光色參數(shù)，發(fā)現(xiàn)摻雜re(re=la、 gd、dy、er)稀土離子能夠有效的提高eu2+的發(fā)光強(qiáng)度，但它們的發(fā)射光譜形狀沒有發(fā)生明顯改變，通過對其光色參數(shù)及發(fā)射光譜的對比，發(fā)現(xiàn)0.04的gd3+的敏化效果最好。對合成的樣品進(jìn)行了光色參數(shù)測定，從色度圖可以看出，ba1.3ca0.62al0.025si

4、0.975o4:0.02eu2+,0.03mn2+,xre3+(re=la、gd、dy、er)熒光粉發(fā)射410545nm的藍(lán)綠光帶和570700nm的紅光帶，這兩個(gè)發(fā)射帶能夠組合成白光。熒光粉ba1.3ca0.62al0.025si0.975o4:0.02eu2+,0.03mn2+,0.04gd3+，7%bacl22h2o的色坐標(biāo)cie為(0.3203,0.3391),色溫tc=6060k,顯色指數(shù)ra=84.9，屬于日光色。關(guān)鍵詞：熒光粉；高溫固相法；稀土離子；光色參數(shù)abstractthis paper briefly introduces the phosphor and its syn

5、thesis methods, and introduces the mechanism of luminescence of rare earth ion. in reducing atmosphere by high temperature solid phase method synthesized ba1.3ca0.65-x al0.025si0.975o4: 0.02eu2+, 0.03mn2+,xre3+(re=la，gd，dy， er )full color white fluorescent powder. with ba1.3 ca0.7 al0.025 si0.975 o4

6、 as matrix material, activating agent for rare earth eu2 + ions. compounds were studied in the silica alumina ratio, doping ion species (single doped eu2 +, codoping eu2 + / mn2 +, codoping eu2 + mn2 + / re3 +), content of eu2 + and mn2 + and the type and concentration of re3+ phosphor luminescence

7、performance.fluorescence spectrophotometric method is used to measured the excitation and emission spectra of the samples, the samples use xrd to the crystal structure analysis, through the pms - 50 type ultraviolet - visible to near infrared spectrum analysis system test the light color parameters.

8、through performance tests carried out, to find out the suitable silica alumina ratio as well as the amount of doped eu2 +, mn2 +. through the emission spectrum of the test sample and color parameters, found that doping re (re = la, gd, dy, er) ions can effectively improve the luminous intensity of e

9、u2 +, but their emission spectrum shape does not take place obvious change, based on the optical parameters and the emission spectrum of the contrast , found that the sensitization of 0.04 gd3 + works best.the light color parameter determination of synthetic samples, as can be seen from the chromati

10、city diagram, ba1.3 ca0.65-x al0.025 si0.975 o4:0.02 eu2 +,0.03 mn2 + ，xre3 + (re = la, gd, dy, er) phosphor emission of 410 545 nm blue green belt and 570 700 nm red band, the two emission band can be combined into white light. phosphors ba1.3 ca0.62 al0.025 si0.975 o4:0.02 eu2 +, 0.03mn2 +, 0.04 g

11、d3 +, cie color coordinates (0.3203, 0.3203), the color temperature tc = 6060 k, color rendering index ra = 84.9, belong to light color.key words: phosphor powder; high temperature solid phase method; rare earth ions; light color parameters目 錄第一章 引 言1第二章 文獻(xiàn)綜述32.1發(fā)光與發(fā)光材料32.1.1發(fā)光材料的定義32.1.2稀土發(fā)光材料32.2

12、熒光粉的發(fā)光機(jī)理42.2.1熒光粉的特點(diǎn)42.2.2 稀土發(fā)光機(jī)理52.2.3 基質(zhì)和激活劑在發(fā)光中的作用機(jī)理62.2.4 稀土與過渡金屬離子之間的能量傳遞和途徑62.3熒光粉的制備72.3.1高溫固相法72.3.2溶膠凝膠法(sol-gel ) 1282.3.3燃燒合成法92.3.4水熱合成法92.4熒光粉的研究進(jìn)展102.4.1 鋁酸鹽熒光粉102.4.2硅酸鹽熒光粉112.4.3硅鋁酸鹽熒光粉132.5 論文的研究目地和內(nèi)容14第三章 實(shí)驗(yàn)部分163.1 實(shí)驗(yàn)試劑和儀器163.2熒光粉的制備173.2.1 實(shí)驗(yàn)配比的計(jì)算173.2.2實(shí)驗(yàn)過程173.23性能表征18第四章 結(jié)果與討論19

13、4.1晶相結(jié)構(gòu)分析194.2 不同硅鋁的比例對熒光粉bcas：eu2+發(fā)光性質(zhì)的影響204.3 bcas:eu2+,mn2+ 的能量傳遞214.4 mn2+濃度對bcas:0.02eu2+,xmn2+發(fā)光性質(zhì)的影響224.5 eu2+濃度對bcas:xeu2+,0.02mn2+發(fā)光性質(zhì)的影響244.6 bcas:0.02eu2+,0.03mn2+,zre3+白色熒光粉的發(fā)光性質(zhì)264.6.1 bcas:0.02eu2+,0.03mn2+,zre3+白色熒光粉的光譜參數(shù)264.6.2不同種類敏化劑對 bcas:xeu2+,ymn2+白色熒光粉的發(fā)光性質(zhì)的影響28第五章 結(jié)論31參考文獻(xiàn)32致 謝

14、35附錄36附錄 英文翻譯36附錄 英文原文43第一章 引 言由于經(jīng)濟(jì)的增長、工業(yè)快速發(fā)展帶來的環(huán)境惡化全球變暖等問題逐漸顯現(xiàn)，目前世界各國都主張低碳生活保護(hù)環(huán)境，而照明光源等發(fā)光器件作為我們生活中息息相關(guān)的一部分，同樣需要進(jìn)行“低碳照明”。傳統(tǒng)的照明光源如白熾燈其發(fā)光效率和電光轉(zhuǎn)換效率較低，消耗了大量的煤、石油等能源，產(chǎn)生了大量的co2等有害氣體，對環(huán)境照成了很大的污染。白光led是一種新型的固體照明光源。它與傳統(tǒng)的白熾燈和熒光燈相比，具有綠色環(huán)保、高效率低能耗、使用壽命長（萬小時(shí)）、體積小用途廣、響應(yīng)速度快安全性能高等諸多優(yōu)點(diǎn)1。因此在照明和顯示等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。短短的幾年來，白光

15、led的光通、光效和成本價(jià)格已取得舉世矚目的成果2,3。目前的光效已大大超過白熾燈泡，期望將來能達(dá)到和超過熒光燈。白光led有望在今后發(fā)展成為第四代新照明光源，實(shí)現(xiàn)節(jié)能的綠色照明。目前白光主要是由yag：ce3+熒光粉發(fā)射的黃光與led的藍(lán)光混合而成4，這種方式合成白光有以下缺點(diǎn)：（1）顯色指數(shù)低；（2）藍(lán)光和黃光來自不同的基體，色彩的時(shí)間穩(wěn)定性不理想；（3）發(fā)光顏色依賴于熒光粉涂層厚度，這使得工藝變得復(fù)雜。另外，基于藍(lán)光led的光轉(zhuǎn)化材料的吸收峰要求在420470nm，能滿足這一要求的熒光材料非常少。因此，采用近紫外光（380410nm）ingan管芯激發(fā)三基色熒光粉來實(shí)現(xiàn)白光成為目前國際上

16、該領(lǐng)域研發(fā)的熱點(diǎn)之一。由于視覺對近紫外光的不敏感性，這類白光led的顏色只由熒光粉決定，其顏色穩(wěn)定、色彩還原性和顯色指數(shù)高，被認(rèn)為新一代白光led照明的主導(dǎo)。近年來，對于熒光粉的制備研究吸引了越來越多的關(guān)注。參考之前的報(bào)道，發(fā)現(xiàn)鋁酸鹽體系熒光粉有著合成溫度過高、光色不豐富等缺點(diǎn)，無法滿足當(dāng)代電子產(chǎn)品快速更新?lián)Q代的需要。硅酸鹽體系雖然原料價(jià)格低廉、易得、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，但是其發(fā)光性能較差，在實(shí)際應(yīng)用中有很多問題需要解決。因此，研究新型的硅酸鹽體系熒光粉具有很好的應(yīng)用前景。堿土金屬硅鋁酸鹽熒光粉結(jié)合了硅酸鹽熒光粉和鋁酸鹽熒光粉的優(yōu)勢，以其優(yōu)良的物理、化學(xué)性質(zhì)，高效的光轉(zhuǎn)化率、發(fā)光顏色范圍廣以及強(qiáng)度高

17、、使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)，必將在熒光粉領(lǐng)域占一席之地。本實(shí)驗(yàn)以堿土硅鋁酸鹽作為基質(zhì)，稀土eu2+和過渡金屬mn2+為激活離子，用高溫固相法合成白色led用熒光粉。目前，對于激活離子在各種基質(zhì)中發(fā)光性質(zhì)的研究很多，本文是以稀土eu2+單激活引入藍(lán)綠光，以eu2+-mn2+共激活引入紅光，兩者混合得到白光。本畢業(yè)實(shí)驗(yàn)采用高溫固相法制備堿土硅鋁酸鹽熒光粉，分析了ba1.3ca0.7（alxsi1-x）o4的晶體結(jié)構(gòu)，考察基質(zhì)組成及eu2+，mn2+摻雜量對熒光粉發(fā)光性能的影響，確定最佳的eu2+，mn2+的摻雜量，研究鋁硅配比的不同對基質(zhì)晶格結(jié)構(gòu)的影響以及鋁離子在基質(zhì)中的作用，討論稀土離子在鋁硅酸鹽中的發(fā)

18、光機(jī)理以及討論了助熔劑種類，助熔劑bacl2含量，煅燒溫度及煅燒時(shí)間對熒光粉發(fā)光性能的影響，研究不同種類以及不同濃度的敏化劑對發(fā)光強(qiáng)度的影響，對鋁硅酸鹽熒光粉進(jìn)行性質(zhì)表征，測試了xrd圖譜及光色參數(shù)。第二章 文獻(xiàn)綜述2.1發(fā)光與發(fā)光材料2.1.1發(fā)光材料的定義當(dāng)某種物質(zhì)受到激發(fā)（射線、高能粒子、電子束、外電場等）后，物質(zhì)將處于激發(fā)態(tài)，激發(fā)態(tài)的能量會(huì)通過光或熱的形式釋放出來。如果這部分的能量是位于可見、紫外或是近紅外的電磁輻射，此過程稱之為發(fā)光過程。發(fā)光就是物質(zhì)在熱輻射之外以光的形式發(fā)射出多余的能量，這種發(fā)射過程具有一定的持續(xù)時(shí)間。各種形式能量激發(fā)下能發(fā)光的物質(zhì)稱為發(fā)光材料，按激發(fā)能量方式不同有

19、光致發(fā)光材料、陰極射線發(fā)光材料、電致發(fā)光材料、化學(xué)發(fā)光材料、x射線發(fā)光材料、放射性發(fā)光材料等。發(fā)光材料的發(fā)光方式是多種多樣的，主要類型有：光致發(fā)光、陰極射線發(fā)光、電致發(fā)光、熱釋發(fā)光、光釋發(fā)光、輻射發(fā)光等。2.1.2稀土發(fā)光材料在發(fā)光材料的發(fā)展中，尤其以稀土發(fā)光材料格外引人注目。稀土因其特殊的電子層結(jié)構(gòu)，而具有一般元素所無法比擬的光譜性質(zhì)，稀土發(fā)光幾乎覆蓋了整個(gè)固體發(fā)光的范疇，只要談到發(fā)光，幾乎離不開稀土。稀土元素的原子具有未充滿的受到外界屏蔽的4f5d電子組態(tài)，因此有豐富的電子能級輻射，構(gòu)成廣泛的發(fā)光和激光材料。隨著稀土分離、提純技術(shù)的進(jìn)步，以及相關(guān)技術(shù)的促進(jìn)，稀土發(fā)光材料的研究和應(yīng)用得到顯著

20、發(fā)展。發(fā)光是稀土化合物光、電、磁三大功能中最突出的功能，受到人們極大的關(guān)注。就世界和美國24種稀土應(yīng)用領(lǐng)域的消費(fèi)分析結(jié)果來看，稀土發(fā)光材料的產(chǎn)值和價(jià)格均位于前列。中國的稀土應(yīng)用研究中，發(fā)光材料占主要地位。稀土化合物的發(fā)光是基于它們的4f電子在f-f組態(tài)之內(nèi)或f-d組態(tài)之間的躍遷。具有未充滿的4f殼層的稀土原子或離子，其光譜大約有30 000條可觀察到的譜線，它們可以發(fā)射從紫外光、可見光到紅外光區(qū)的各種波長的電磁輻射。稀土離子豐富的能級和4f電子的躍遷特性，使稀土成為巨大的發(fā)光寶庫，從中可發(fā)掘出更多新型的發(fā)光材料。稀土發(fā)光材料的應(yīng)用會(huì)給光源帶來環(huán)保節(jié)能、色彩顯色性能好及長壽命的作用，有利于推動(dòng)照

21、明顯示領(lǐng)域產(chǎn)品的更新?lián)Q代。目前發(fā)光材料的應(yīng)用很廣，因?yàn)橛锰幍牟煌瑹晒獠牧系幕|(zhì)是多種多樣的，按其組成可分成無機(jī)熒光材料和有機(jī)配合物兩大類5。我國稀土發(fā)光材料行業(yè)緊跟國際稀土發(fā)光材料研發(fā)和應(yīng)用的發(fā)展潮流，與下游產(chǎn)業(yè)之間建立了良好的市場互動(dòng)機(jī)制，成為節(jié)能照明和電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展過程中不可或缺的基礎(chǔ)材料。除上述領(lǐng)域外，稀土發(fā)光材料還被廣泛應(yīng)用于促進(jìn)植物生長、紫外消毒、醫(yī)療保健、夜光顯示和模擬自然光的全光譜光源等特種光源和器材的生產(chǎn)，應(yīng)用領(lǐng)域不斷得到拓展。2.2 熒光粉的發(fā)光機(jī)理2.2.1熒光粉的特點(diǎn)熒光粉是一種在激發(fā)狀態(tài)下能發(fā)光的材料。它通常被設(shè)計(jì)成微晶的粉末或者薄片狀，用以提供不同顏色的發(fā)射光。單一

22、熒光粉通常包含一種占大部分的基質(zhì)以及一種或者幾種被叫做激活劑的雜質(zhì)。激活劑的濃度通常較低，有時(shí)僅僅為基質(zhì)的千分之一左右。以稀土摻雜為例，稀土離子的最大摻雜比例僅為基質(zhì)的 20%左右。熒光粉的帶隙能量差通常需要大于 3ev 才能通過躍遷產(chǎn)生可見光。熒光粉是一類發(fā)冷光的材料，通過一定波長光的激發(fā)可以得到相應(yīng)的電磁輻射發(fā)射，電磁輻射根據(jù)熒光粉的不同呈現(xiàn)出不同的種類。例如，摻雜稀土離子的陶瓷材料熒光粉可以發(fā)射出可見光，在這種熒光粉中，能量傳遞通過電子在稀土離子與陶瓷基體之間的轉(zhuǎn)移進(jìn)行，從而使電子躍遷到較高的能級 e。如圖 1.1（a）中所示6；隨后，電子躍遷到較低的能級，這一過程通常有幾種不同的途徑。

23、如此可產(chǎn)生不同顏色的可見光。不過多數(shù)時(shí)候，對于某一種特定的熒光粉，一般情況下只會(huì)有一個(gè)躍遷過程較為顯著。這也就意味著在熒光粉的發(fā)射中，只會(huì)呈現(xiàn)出一種特別清晰的顏色。如果躍遷過程發(fā)生的足夠快，這個(gè)發(fā)光過程就叫做熒光。也有一些材料，在激發(fā)后電子返回到基態(tài)，這種發(fā)光過程被叫做磷光。磷光熒光粉的發(fā)光過程可以持續(xù)幾秒鐘到幾個(gè)小時(shí)不等。這兩種發(fā)光方式的不同如圖1.1所示。圖 1.1 熒光（a）磷光（b）的原理圖2.2.2 稀土發(fā)光機(jī)理發(fā)光的本質(zhì)是能量的轉(zhuǎn)換，稀土之所以具有優(yōu)異的發(fā)光性能，就在于它具有優(yōu)異的能量轉(zhuǎn)換功能，而這又是由其特殊的電子層結(jié)構(gòu)決定的。稀土離子的一般電子構(gòu)型是(xe)(4f)n(5s)2

24、(5p)67。發(fā)光主要來源于f-f組態(tài)之內(nèi)或f-d組態(tài)之間的躍遷。按照選擇定則，f-f躍遷是禁戒的，但在基質(zhì)晶格內(nèi)由于晶體環(huán)境的影響，這種禁戒會(huì)被部分解除或完全解除，使電子躍遷有可能實(shí)現(xiàn)?？梢哉f，在描述鑭系離子的各種性質(zhì)，特別是光學(xué)性能的時(shí)候，主要是描述4f軌道上的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。4f能級是一個(gè)未充滿的殼層，共有七個(gè)軌道，由于該殼層的電子被外層電子所屏蔽，因而形成許多固定的能級。同時(shí)外界晶體場對這些能級的作用很小，所以摻雜稀土離子和自由稀土離子的能級圖非常相似。根據(jù)洪特(hund)規(guī)則，每個(gè)軌道可容納自旋方向相反的兩個(gè)電子，即從la3+到lu3+電子依次由0遞增到14。4f殼層最多可容納14個(gè)電子8

25、。由于某些稀土離子的5d態(tài)能級很低，和4f態(tài)的較高能級重疊了，所以處于4f基態(tài)的電子能夠比較容易被激發(fā)到5d態(tài)，這樣的躍遷稱為f-d躍遷。5d能級因裸露于離子表面，其能級分裂會(huì)受到外在晶體場的強(qiáng)烈影響，4fn-15d4fn電子躍遷往往表現(xiàn)為有一定帶寬的吸收峰。而4f能級由于受外層電子軌道的屏蔽，其能級分裂受到外在晶體場的影響很小，因而f-f躍遷往往表現(xiàn)為特征的尖銳吸收峰。另外，根據(jù)選擇定則，4fn-15d4fn電子躍遷是允許躍遷，吸收強(qiáng)度比f-f躍遷大四個(gè)數(shù)量級，因此本征熒光壽命比f-f躍遷短得多。在稀土離子中，eu2+離子存在5d能級，由于其5d能級位置相對較低，因而可觀察到由f-d躍遷所引

26、起的寬帶發(fā)光光譜。稀土離子的光譜特征是：稀土族中間元素的發(fā)射與吸收峰形狀主要是線狀的，而兩端元素(ce、yb)則是連續(xù)帶狀的。在光譜的遠(yuǎn)紫外區(qū)所有的稀土元素都有連續(xù)的吸收帶，這相應(yīng)于外層電子的躍遷。線譜是4f殼層中各能級之間的電子躍遷的結(jié)果，而連續(xù)譜則是由于4f中各能級與外層各能級之間的電子躍遷產(chǎn)生的。2.2.3 基質(zhì)和激活劑在發(fā)光中的作用機(jī)理在高溫下向基質(zhì)中摻入激活劑出現(xiàn)雜質(zhì)缺陷，由這種缺陷引起的發(fā)光叫激活發(fā)光。大部分發(fā)光材料都是屬于激活型的，激活雜質(zhì)即充當(dāng)發(fā)光中心。至今，晶格中激活劑的化學(xué)態(tài)和發(fā)光中心的結(jié)構(gòu)仍是值得繼續(xù)深入研究的課題。激活劑的價(jià)態(tài)、在晶格中的位置、激活劑周圍的環(huán)境等，所有這

27、些決定了發(fā)光中心的結(jié)構(gòu)和它的性質(zhì)。激活劑發(fā)光材料的紫外線能量可以直接被發(fā)光中心吸收，也可以被發(fā)光材料的基質(zhì)所吸收。在第一種情況下，吸收或伴有激活劑的電子與激活劑的電子殼層內(nèi)的電子向較高能級的躍遷，或電子與激活劑完全脫離及激活劑躍遷到離化態(tài)(形成空穴)；在第二種情況下，基質(zhì)吸收能量時(shí)，在基質(zhì)中形成空穴和電子，空穴可能沿晶體移動(dòng)，并被束縛在各個(gè)發(fā)光中心上。輻射是由于電子返回到較低能級或電子和離化中心再復(fù)合所致。通?；|(zhì)晶體對中心內(nèi)電子躍遷影響不大，因此激發(fā)光譜和發(fā)射光譜主要取決于激活劑的特性。稀土材料是存在缺陷或存在鑲嵌原子的化合物，在晶體發(fā)光材料中存在的缺陷一方面使晶體的內(nèi)能提高；另一方面，晶體

28、中的缺陷又構(gòu)成陷阱，在能量傳遞和質(zhì)點(diǎn)擴(kuò)散過程中，陷阱因俘獲電子或離子等粒子而使其能量降低，降低發(fā)光材料的發(fā)光效率。2.2.4 稀土與過渡金屬離子之間的能量傳遞和途徑能量的“傳遞”和“輸運(yùn)”兩個(gè)詞作如下理解：“能量傳遞”是指某一激發(fā)的中心，把激發(fā)能的全部或一部分轉(zhuǎn)交給另一個(gè)中心的過程?！澳芰枯斶\(yùn)”則是指借助電子、空穴、激子等的運(yùn)動(dòng)，把激發(fā)能從晶體的一部份帶到晶體的另一部份的過程?！澳芰總鬏敗眲t是泛指上述兩種過程。mn2+具有5個(gè)3d電子，其基態(tài)為6s5/2，第一激發(fā)態(tài)為4g。獨(dú)立存在時(shí)，6s5/2-4g的躍遷是自旋禁戒的，二者間的躍遷吸收和發(fā)射都很弱。但當(dāng)mn2+作為激活劑進(jìn)入基質(zhì)晶格后，6s5

29、/2和4g能級受晶體場的干擾而發(fā)生劈裂，自旋禁戒被部分接觸，躍遷概率增加，發(fā)光成為可能。mn2+被廣泛應(yīng)用于硅酸鹽中作為激發(fā)劑，并和其他激活離子一起構(gòu)成雙擊或用于硅酸鹽及其他許多熒光粉中以獲得白光，但在這些基質(zhì)中，由于晶場對d-d躍遷禁戒的接觸程度不夠，導(dǎo)致對紫外吸收很弱，直接激發(fā)的發(fā)光也較弱，因此常常選擇使用合適的敏化劑來提高mn2+的發(fā)光效率。而對于eu2+來說mn2+的敏化作用是最強(qiáng)的，效果也是最好的9,10。在稀土和過渡族元素激活的材料中，能量施主和受主間的共振傳遞是最主要的能量傳遞方式。而能夠形成共振傳遞的必要條件是施主的發(fā)射光譜和受主的激發(fā)光譜必須存在重疊。共振能量傳遞分為交換相互

30、作用和電多極相互作用倆種傳遞方式。交換相互作用要求施主和受主的波函數(shù)相互重疊，即兩者在晶格中的間距r0應(yīng)小于0.3-0.4nm10，其公式為來判斷。v0為單胞體積；c0為臨界濃度。而根據(jù)dexter電多極相互作用的能量傳遞概率公式：式中的和gwa為統(tǒng)計(jì)權(quán)重因子，躍遷矩陣元，式中是激活劑和敏化劑間庫倫相互作用算子，它與范德瓦耳斯力算子具有相同型式，即，式中的r為敏化劑與激活劑之間的距離。把m與帶入式子(1)中，就可以演算得到三種不同相互作用的共振能量傳遞的區(qū)分判別方式。2.3熒光粉的制備目前稀土發(fā)光材料的主要合成方法有：高溫固相法、溶膠凝膠法、化學(xué)沉淀法、高分子網(wǎng)絡(luò)凝膠法、水熱合成法、微波合成法

31、、燃燒合成法、噴霧熱解法等11。下面對其中的一些進(jìn)行簡單的介紹。2.3.1高溫固相法高溫固相合成法是制備熒光粉的一種傳統(tǒng)方法，并且也是應(yīng)用較為廣泛的一種工藝。該方法是將原料按一定配比計(jì)算后，準(zhǔn)確稱量，在研缽中研磨使其混合均勻，裝入瓷舟（或坩堝）中，在一定條件下（溫度、還原氣氛、反應(yīng)時(shí)間等）進(jìn)行焙燒，冷卻后研細(xì)即得到產(chǎn)品。還原工序采取的方法有：(1)在一定比例的n2+h2氣流中灼燒還原；(2)在一定比例的n2+ar氣流中灼燒還原；(3)在適當(dāng)流量的nh3氣流中還原；(4)在活性碳粉存在下進(jìn)行還原。所得到的產(chǎn)品一般為大粒度、高硬度、高密度、高純度的粉末狀產(chǎn)品。高溫固相法作為傳統(tǒng)的制備方法，有著許多

32、的優(yōu)點(diǎn)：制備工藝較為簡單、晶體缺陷少，產(chǎn)物反光效率高，容易得到高純度的產(chǎn)品、較少的副產(chǎn)品、制備所需的費(fèi)用較低，有利于工業(yè)化生產(chǎn)等，是熒光粉的主要制備方式。隨著高溫馬弗爐的控制條件的改善、助熔劑作用的完善、還原氣氛或保護(hù)氣體的引入的日趨成熟，制備工藝的進(jìn)一步完善，使其得到了最大程度上的應(yīng)用，尤其是在生產(chǎn)上應(yīng)用更為廣泛。但是其存在著很多的缺點(diǎn)制約了這種方式的發(fā)展，因?yàn)槎鄶?shù)反應(yīng)的焙燒溫度均較高，通常在 1000以上，消耗大量的電能，通常只需要反應(yīng)幾個(gè)小時(shí)，但是冷卻的時(shí)間卻是反應(yīng)時(shí)間的幾倍甚至十幾倍，造成了大量熱能的散失。因?yàn)槠涫窃谌廴跔顟B(tài)下進(jìn)行反應(yīng)，通常得到的樣品為塊狀，具有較高的硬度，必須通過研磨

33、才能得到所需的樣品。不但耗時(shí)而且費(fèi)力，而研磨過程會(huì)破壞熒光粉基體的晶型，并且沒有規(guī)則的微觀結(jié)構(gòu)，從而影響其發(fā)光的特性。2.3.2溶膠凝膠法(sol-gel ) 12溶膠凝膠法是當(dāng)前制備各種功能材料和結(jié)構(gòu)材料的重要方法。溶膠凝膠法的原理是將酯類化合物或金屬醇鹽溶于有機(jī)溶劑中，形成均勻的溶液，然后加入其他組分，在一定溫度下反應(yīng)形成凝膠，最后經(jīng)干燥處理制成產(chǎn)品。過程是首先將原料分散在溶劑中，然后經(jīng)過水解反應(yīng)生成活性單體，活性單體進(jìn)行聚合，開始形成溶膠，進(jìn)而生成具有一定空間結(jié)構(gòu)的凝膠，經(jīng)過干燥和熱處理，制備出納米粒子和所需要材料。由于溶膠凝膠法中所用的原料首先被分散到溶劑中，而形成低粘度的溶液，可以在

34、很短的時(shí)間內(nèi)獲得分子水平的均勻性，在形成凝膠時(shí)，反應(yīng)物之間很可能是在分子水平上被均勻地混合；由于經(jīng)過溶液反應(yīng)步驟，很容易均勻定量地?fù)饺胍恍┪⒘吭?，?shí)現(xiàn)分子水平上的均勻摻雜。與固相反應(yīng)相比，溶膠凝膠體系中化學(xué)反應(yīng)較容易進(jìn)行，而且僅需要較低的合成溫度。一般認(rèn)為溶膠-凝膠體系中組分在納米范圍內(nèi)擴(kuò)散，而固相反應(yīng)時(shí)組分?jǐn)U散是在微米范圍內(nèi)，因此反應(yīng)容易進(jìn)行，溫度較低，選擇合適的條件可以制備各種新型材料。當(dāng)然溶膠凝膠體系也存在著一些問題，例如所需時(shí)間較長，常需要幾天或者幾周；還有就是凝膠中存在大量微孔，在干燥過程中又將會(huì)逸出許多氣體及有機(jī)物，并產(chǎn)生收縮。2.3.3燃燒合成法燃燒法是針對高溫固相法制備中的材

35、料粒徑較大，經(jīng)球磨后晶形遭受破壞，而使發(fā)光亮度大幅度下降的缺點(diǎn)而提出的。是高放熱化學(xué)體系經(jīng)外部能量誘發(fā)局部化學(xué)反應(yīng)（點(diǎn)燃），形成其前沿（燃燒波），使化學(xué)反應(yīng)持續(xù)蔓延，直至整個(gè)反應(yīng)體系，最后達(dá)到合成所需材料的目的。最先使用燃燒法制備發(fā)光材料的是kingseley等人，他們利用燃燒法制備了金屬氧化物和鋁酸鹽13,14。燃燒法的原理為將反應(yīng)物與燃燒劑混合后使其發(fā)生燃燒，從而發(fā)生劇烈的氧化還原反應(yīng)而生成產(chǎn)品。其過程為將作為原料反應(yīng)物的金屬硝酸鹽或有機(jī)酸鹽溶解于酸性水溶液中，在向其中加入絡(luò)合劑和燃料（如氨基酸、尿素等有助于燃燒的物質(zhì)）?；旌暇鶆蚝筠D(zhuǎn)移到高溫馬弗爐中，當(dāng)原料的混合物達(dá)到著火點(diǎn)時(shí)，經(jīng)過快速的

36、燃燒反應(yīng)得到目的產(chǎn)物。雖然其反應(yīng)也需要高溫馬弗爐，但是其產(chǎn)物與高溫固相反應(yīng)制得的產(chǎn)品有著本質(zhì)的區(qū)別。燃燒法制備出的樣品，因燃燒產(chǎn)生氣體而使所得產(chǎn)物呈現(xiàn)出泡沫狀、質(zhì)地疏松、不結(jié)團(tuán)、易粉碎、產(chǎn)物的粒徑一般較小，反應(yīng)不需要過久的時(shí)間，一般幾分鐘就可以完成反應(yīng)，有著高溫固相法難以比擬的優(yōu)點(diǎn)，不需要過高的加熱溫度，而且反應(yīng)迅速同時(shí)也不需要較長的冷卻時(shí)間。獲得的產(chǎn)品有著很好的晶相結(jié)構(gòu)和均一的粒徑大小，保留了高溫反應(yīng)的高純度和雜質(zhì)較少的特點(diǎn)，因?yàn)槠渌玫漠a(chǎn)品較為疏松，也不需要研磨，杜絕了對產(chǎn)品晶型的破壞。成本較小。2.3.4水熱合成法水熱法是將反應(yīng)物溶于水、酸中，配制成一定濃度的溶液，按照一定的量，準(zhǔn)確量取

37、并加入表面活性劑、分散劑或者其他用以調(diào)控生成物形貌的物質(zhì)等，置于反應(yīng)釜中，隨后將反應(yīng)釜放置在一定溫度下，通過液態(tài)的水或者氣化的水來傳遞產(chǎn)生的壓力。由于其反應(yīng)是在高溫高壓的環(huán)境下進(jìn)行，它為參與反應(yīng)的各種物質(zhì)提供了一個(gè)正常環(huán)境下無法獲得到獨(dú)特的理、化環(huán)境。使得參與反應(yīng)的物質(zhì)在反應(yīng)釜中充分的溶解，由于在高壓情況下，使得溶解物的溶解度增大，達(dá)到其的過飽和度。形成原子或者分子生長基元，后成核，從而進(jìn)一步生長成納米晶、納米線、納米帶、納米球等結(jié)構(gòu)。王育華等用中溫水熱法制得了粒度均一、平板狀、不結(jié)團(tuán)的gdbo3eu粉體15。水熱法合成的熒光粉，合成的條件一般在 300以下，制得的各種形態(tài)的納米粒子較為完整，

38、有良好的結(jié)晶度，合成的物質(zhì)一般均為納米結(jié)構(gòu)，并且大小較為均勻?？梢酝ㄟ^不同的形貌調(diào)節(jié)其發(fā)光特點(diǎn)和發(fā)光強(qiáng)度，無需研磨或者經(jīng)歷過高的溫度，從而在根本上避免了破壞晶體的結(jié)構(gòu)，減少了發(fā)光的損失。但是其也有著一定的不足，所得產(chǎn)品發(fā)光強(qiáng)度較弱，反應(yīng)周期過長，過程比較復(fù)雜。反應(yīng)釜是一個(gè)封閉的環(huán)境，而不同的反應(yīng)釜對壓力造成的影響也不同，同時(shí)加入的液體的量也會(huì)影響壓力，對設(shè)備的要求比較高。反應(yīng)過程中的影響的因素較多，不容易控制。因此，這種制備方式的應(yīng)用有其局限性，目前較少應(yīng)用于生產(chǎn)，多數(shù)僅在科學(xué)研究的過程中使用。同時(shí)因?yàn)榉磻?yīng)釜的容量有限，應(yīng)用于大型生產(chǎn)也存在著很多問題。但是它是一種很具潛力的制備方式，有著較大的

39、應(yīng)用前景。2.4熒光粉的研究進(jìn)展2.4.1 鋁酸鹽熒光粉白光是一種復(fù)合光，其最簡單的獲得方式是藍(lán)光與黃光組合形成白光。1996年日亞化學(xué)在日本最早申報(bào)的白光led的發(fā)明專利就在是藍(lán)光led芯片上涂覆y3al5o12:ce3+黃色熒光粉。事實(shí)上，目前商用黃色熒光粉仍主要是石榴石結(jié)構(gòu)的yag:ce3+熒光粉。此熒光粉的芯片460nm 藍(lán)光激發(fā)下發(fā)射中心波長位于540nm，呈寬帶黃綠光發(fā)射。但由于此熒光粉中紅色成分不足，使得制備的白光led 的顯色性較差，色溫較高，偏冷白光，難以滿足低色溫照明的要求；同時(shí)其發(fā)光效率較低，需要通過共摻雜其他稀土離子或者開發(fā)新型高效熒光粉來改善。研究表明，y3al5o1

40、2：ce3+中以 tb3+或者 gd3+取代 y3+時(shí)，發(fā)射光譜發(fā)生紅移，隨著摻雜量增加，發(fā)射強(qiáng)度逐漸減弱16,17。pany.x.等18觀察到 ce3+的摻雜量在 1%15%之間增加時(shí)，光譜發(fā)生紅移的現(xiàn)象。也可以通過摻雜紅色發(fā)光中心，如 eu3+、pr3+、sm3+產(chǎn)生紅色發(fā)射19。chung-hsin lu20等報(bào)道了 eu3+摻雜的 yag，其可以通過高溫固相以及微乳法合成。但是相對高溫固相法，微乳方法可以顯著的降低反應(yīng)所需的溫度，提供較為均一的粒徑，并且隨著燒結(jié)溫度的升高，激發(fā)以及發(fā)射峰的強(qiáng)度均有提高。產(chǎn)物在真空紫外區(qū)域產(chǎn)生較寬的吸收峰，并且伴隨著 590nm 附近的紅光發(fā)射。微乳法可

41、以合成較小尺寸粒徑的產(chǎn)品，較之高溫固相合成的形狀不規(guī)則、大小不均一的樣品有著更高的發(fā)光強(qiáng)度。ravishanker21等報(bào)道了一種新型熒光粉 y4al2o9：eu3+紅色平板顯示用熒光粉。其在近紫外區(qū)域光的激發(fā)下可得到在 612nm 附近的紅光發(fā)射，并且其發(fā)射光譜強(qiáng)度較高。與現(xiàn)在已經(jīng)大規(guī)模商用的（y,gd）bo3：eu3+紅色平板顯示用熒光粉相比，該產(chǎn)品有著較高的光轉(zhuǎn)換效率、色純度較高和更短的衰減時(shí)間。其色坐標(biāo)為 x=0.67，y=0.32；合成的新型熒光粉形態(tài)均一，其發(fā)光強(qiáng)度比商用熒光粉高 23%，在 250nm 激發(fā)下測其量子效率較商用熒光粉高 74%。是一種潛在的優(yōu)質(zhì)顯示用紅色熒光粉。2

42、009 年 alison a.da22等報(bào)道了一種通過溶膠凝膠法合成的新型熒光粉znal2o4。研究表明合成的熒光粉的粒徑大小可以通過燒結(jié)溫度而進(jìn)行調(diào)控，隨著淬火溫度的升高，生成的熒光粉的顆粒粒徑增大，使其發(fā)射的光譜出現(xiàn)紅移現(xiàn)象。2009 年，shan-shan yao 等23報(bào)道了通過燃燒法合成的白光 leds 用srxzn1-xal2o4：eu2+，b3+綠色熒光粉，在其中研究了硼濃度以及 sr2+，zn2+濃度比對其發(fā)光性質(zhì)的影響。b3+含量的增加，在初期的時(shí)候可以顯著提高熒光粉發(fā)射光譜的強(qiáng)度，在 b3+含量為 8%的時(shí)候達(dá)到最大；sr2+/（sr2+zn2+）0.8 時(shí)，熒光粉顯示為藍(lán)

43、光發(fā)射，隨著取代比例的降低，發(fā)射光譜出現(xiàn)藍(lán)移現(xiàn)象，并且發(fā)光強(qiáng)度逐漸降低，當(dāng) zn2+完全取代 sr2+，即 x=1 時(shí)，發(fā)射光譜的強(qiáng)度為 0，即znal2o4：eu2+，b3+不發(fā)光。2009 年，won bin im 等24制備了鑭系稀土鋁酸鹽lasr2alo5：ce3+的黃色熒光粉，與藍(lán)光 led 相匹配，顯色指數(shù)80，色溫在 4000到 5000k 之間。2.4.2硅酸鹽熒光粉以硅酸鹽為基質(zhì)的熒光粉由于具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，而且高純度的二氧化硅原料價(jià)廉、易得、燒結(jié)溫度比鋁酸鹽體系低，長期以來受到人們的重視。最近幾年，多種硅酸鹽類熒光粉由于其具有 led 的藍(lán)光發(fā)射和紫外發(fā)射相匹

44、配的激發(fā)光譜，因此他們在固態(tài)照明領(lǐng)域的應(yīng)用受到了廣泛的關(guān)注和深入研究。在 srsio4：eu2+中，基質(zhì)屬于正交晶系，低溫為 a 相。在 a 中有兩種格位，當(dāng)占據(jù)晶體場較弱的格位時(shí)產(chǎn)生藍(lán)光發(fā)射，當(dāng)占據(jù)晶體場較強(qiáng)的格位時(shí)產(chǎn)生黃光發(fā)射。隨著 eu2+的摻雜濃度增大，處于格位的eu2+相對與處于格位的 eu2+而言，處于格位的 eu2+占據(jù)主導(dǎo)作用，即 eu2+的藍(lán)綠光發(fā)射逐漸降低，黃光發(fā)射逐漸增加。1969 年 a.h.gomes 等25報(bào)道了 ce3+摻雜的 y2o3-sio2熒光粉，基體 y2sio5并不是自然界的化合物，是由 michel、bondar 以及 warshaw 合成，并由 to

45、rpov、buisson、bertaut 確定其結(jié)構(gòu)的一種化合物。jong su kim 等26在 2004 年報(bào)道了m2sio4：eu2+（m=ca，sr，ba）綠色或黃綠色白光 leds 用熒光粉。研究表明，m2sio4為正交晶相硅酸鹽。當(dāng)溫度升高時(shí) sr2sio4：eu2+的兩個(gè)發(fā)射峰均出現(xiàn)紅移，同時(shí)發(fā)射峰變寬，發(fā)射強(qiáng)度降低，而對于 ca2sio4：eu2+以及 ba2sio4：eu2+隨著溫度的升高發(fā)射光譜則出現(xiàn)藍(lán)移的現(xiàn)象，同時(shí)燒結(jié)溫度還影響其發(fā)光顏色。色坐標(biāo)在 ca2sio4、 sr2sio4體系中出現(xiàn)紅移而 ba2sio4體系中則出現(xiàn)藍(lán)移，是一種紫外激發(fā)的具有潛在應(yīng)用的熒光粉。m2

46、sio4：eu2+體系中的存在兩個(gè)發(fā)射峰，均源于 eu2+的 fd 躍遷。由于 eu2+在 m2sio4晶體中占據(jù)了兩個(gè)不同的格位，因此呈現(xiàn)雙峰發(fā)射。并且隨著 m2+離子的不同，呈現(xiàn)出不同的發(fā)射光顏色。三種不同的體系的衰減時(shí)間均在 600-1000ns 之間。其最大激發(fā)波長為 370nm，是一種可應(yīng)用于白光 leds 方面、紫外吸收的、可調(diào)控發(fā)光顏色的熒光粉。yu.zorenko 等27研究了 y2sio5：ce3+以及 lu2sio55：ce3+的發(fā)光性質(zhì)。以 pbo-b2o3為液相，利用液相外延方法制備了兩種基體。在未摻雜的情況下兩種基體的發(fā)光來源于pb2+的3p11s0的躍遷。摻雜 ce

47、3+離子后的發(fā)光則來源于 ce3+的5d14（f2f5/2,7/2）的躍遷。并論證了在這兩種體系中，pb2+與 ce3+可以進(jìn)行能量傳遞。park 等人報(bào)道了黃色熒光粉 sr3sio5：eu2+制備、研究。與 sr2sio4：eu2+熒光粉相比，該熒光粉的激發(fā)光譜進(jìn)一步向可見光區(qū)域延伸。sr3sio5：7 mol %eu2+熒光粉在藍(lán)光區(qū)域的吸收強(qiáng)度是其在 365nm 處吸收強(qiáng)度的 93%左右，因此 sr3sio5：eu2+可以有效的吸收藍(lán)光的 led 用熒光粉。sr3sio5：eu2+吸收了 led 芯片的藍(lán)光后發(fā)射出波長范圍在 575nm 附近的黃光。與 led 的藍(lán)光復(fù)合產(chǎn)生白光，其白光

48、的色坐標(biāo)為 x=0.37，y=0.32，其黃光發(fā)射的強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于現(xiàn)在商用熒光粉 yag:ce，另外與商用熒光粉相比，sr3sio5：eu2+具有更好的溫度特性，隨著溫度升高商用熒光粉發(fā)射強(qiáng)度顯著降低，相反 sr3sio5：eu2+的發(fā)射強(qiáng)度卻逐漸升高，并且通過共摻雜 ba2+，形成（ba，sr）3sio5：eu2+固溶體，可以有效的調(diào)節(jié) sr3sio5：eu2+的發(fā)射光譜。隨著 ba2+取代 sr2+的量的增加，發(fā)射光譜的主峰紅移，所得到的發(fā)射光譜覆蓋了更多的紅色區(qū)域。發(fā)射光譜變化的主要原因是因?yàn)?ba2+的取代sr2+，改變了 eu2+配位的空間結(jié)構(gòu)。當(dāng) ba2+的取代量進(jìn)一步加大，達(dá)到或超

49、過 50%的情況下，會(huì)出現(xiàn) basi4o9雜項(xiàng)，進(jìn)一步擴(kuò)大 ba2+的組分，則對 eu2+的發(fā)射光譜沒有更大的影響。sr3sio5：eu2+（ba,sr）3sio5：eu2+兩種熒光粉與 ingan 基 led復(fù)合所形成的白光與單一 sr3sio5：eu2+在 ingan 基 led 復(fù)合形成的白光相比，其顯色指數(shù)更高，前者的顯色指數(shù)為 85，而后者僅僅為 68。2006 年，m.pardhasaradhi 等25采用高溫固相法以及燃燒法制備了 li2sesio4:eu2+橙黃色熒光粉。它的發(fā)射帶位于 400-740nm，最強(qiáng)發(fā)射峰位于 562nm。當(dāng)與 420nm 的 led 芯片組合形成白

50、光時(shí)，其色坐標(biāo)為 x=0.3346，y=0.3401。jong su kim28 等還報(bào)道了與近紫外 led 相匹配的 ba3mgsi2o8：eu2+,mn2+單一基質(zhì)白光熒光粉。該熒光粉在近紫外光的激發(fā)下，存在三個(gè)發(fā)射峰，分別位于 442、505、620nm 處。與近紫外led 復(fù)合發(fā)出暖白光 led。顯色指數(shù)為 85，與傳統(tǒng)的藍(lán)光 led+yag:ce 白光led 相比，其所輸出的白光更為穩(wěn)定，發(fā)射的白光色坐標(biāo)隨著工作電壓的改變不大，表明三元稀土摻雜硅酸鹽熒光粉也具有良好的發(fā)光性能。2.4.3硅鋁酸鹽熒光粉yuelei ding 等29報(bào)道了 sr2al2sio7：eu2+，dy3+熒光粉

51、，通過紫外激發(fā)可以獲得在 484nm 的寬帶藍(lán)光發(fā)射。發(fā)射峰歸因于 eu2+離子的 4f-5d 躍遷。觀察到eu2+，dy3+共摻雜的情況下，其余輝時(shí)間為 99s，單摻雜 eu2+情況下余輝時(shí)間為82s，余輝時(shí)間的不同原于電子陷阱深度的不同，共摻雜的情況下電子陷阱的深度為 0.82ev，而單摻雜 eu2+的情況下電子陷阱深度為 0.88ev，后者的電子陷阱深度過深，電子需要克服較大的能壘而不利于余輝發(fā)光。zhiyu wang 等30報(bào)道了通過高溫固相反應(yīng)制備（ca0.98-xsrx）al2si2o8：eu0.01dy0.01熒光粉。通過改變sr2+的加入量可以調(diào)節(jié)發(fā)射峰移向短波長方向移動(dòng)。發(fā)光

52、的顏色可由藍(lán)色調(diào)節(jié)為紫色，這種變化的原因是 sr2+的半徑比 ca2+半徑大，晶胞參數(shù)和晶胞體積增加導(dǎo)致 eu2+周圍的晶體場強(qiáng)度減小。xibin yu 等31報(bào)道了由于 eu3+取代二價(jià)的堿土金屬后產(chǎn)生有害于發(fā)光的電子空穴，通過加入堿金屬作為電荷補(bǔ)償劑，可顯著的提高發(fā)光。激發(fā)和發(fā)射峰的位置與晶體場強(qiáng)度有關(guān)，晶體場強(qiáng)度與半徑的 5 次方成反比例關(guān)系，隨著 li+，na+，k+電負(fù)性的減小，sr-o 鍵減小，所以晶體場強(qiáng)度增強(qiáng)，因此導(dǎo)致藍(lán)移現(xiàn)象。q.zhang 等32報(bào)道了通過電荷補(bǔ)償劑的方式加強(qiáng)ca2al2sio7：eu3+熒光粉的發(fā)光強(qiáng)度，分別對比了 ca1.86eu0.14al2sio7（

53、cas）、ca1.72na0.14eu0.14al2sio7（casna）和 ca1.84eu0.14al2.14si0.86o7（casal）。發(fā)光強(qiáng)度以及壽命長短的順序分別為 casalcasnacas。其原因?yàn)殡姾裳a(bǔ)償劑的加入彌補(bǔ)了三價(jià)稀土取代二價(jià)堿土金屬 ca2+后產(chǎn)生的陰離子空穴。lin zhang 等33報(bào)道了 sr2+部分取代 ca2+可以使 caal2si2o8：eu2+熒光粉的力致發(fā)光強(qiáng)度有所提高。當(dāng) sr2+的含量為 40%的時(shí)候，其力致發(fā)光強(qiáng)度最強(qiáng)。而其濃度又不能過高，當(dāng)超過 80%的時(shí)候，幾乎檢測不到發(fā)光現(xiàn)象。隨著 sr2+取代量的增加，測其發(fā)射光譜中發(fā)射峰的位置又從

54、428 nm 藍(lán)移至 403 nm。2.5 論文的研究目地和內(nèi)容led以其發(fā)光效率高、使用壽命長、綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，在日常生活中的應(yīng)用范圍日益廣泛。其中白光led以無毒，節(jié)電，可調(diào)光控制，全固態(tài)，工作電壓低，響應(yīng)快，抗震性及安全性好等優(yōu)點(diǎn)被視為led產(chǎn)業(yè)中最被看好的新興產(chǎn)品。正是由于白光led在照明領(lǐng)域的潛在市場，使白光led用熒光粉成為當(dāng)前國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。 本實(shí)驗(yàn)通過高溫固相法合成了一系列硅鋁酸鹽熒光粉，并研究了各種因素對熒光粉發(fā)光性質(zhì)的影響，最終得到了led用白色熒光粉。該熒光粉是以eu2+單激活來得到藍(lán)綠光，以eu2+-mn2+共激活得到紅光，該熒光粉的表達(dá)式為ba1.3ca0.65al

55、0.025si0.975o4 0.02eu2+,0.03mn2+，xre3+（re=la，dy，er，gd），7%bacl2。其在紫外光激發(fā)下可以得到高顯色性的白光。 本論文主要研究了以下因素對bcas eu2+熒光粉的發(fā)光性質(zhì)的影響。1. 研究了反應(yīng)條件（煅燒溫度、時(shí)間）對bcas:eu2+的發(fā)光性質(zhì)的影響，確定最佳的反應(yīng)條件。2. 研究了eu2+濃度對bcas:eu2+的發(fā)光性質(zhì)的影響，確定最佳濃度。3. 研究助熔劑種類bacl2、na2co3、li2co3、baf2以及助熔劑bacl2的濃度對bcas:eu2+的發(fā)光強(qiáng)度的影響，確定最好的助熔劑及其最佳濃度。4.制備了ba1.3ca0.6

56、8alxsi1-xo4 0.02eu2+，7%bacl2。（x=0.01，0.025，0.04，0.06，0.08），研究了硅鋁比對該熒光粉發(fā)光性質(zhì)的影響。5. 研究eu2+,mn2共摻雜對bcas:eu2+:mn2+發(fā)光性質(zhì)的影響，確定最佳eu2+，mn2+濃度。6.研究不同的敏化劑以及敏化劑的濃度對bcas:eu2+:mn2+發(fā)光強(qiáng)度的影響。第三章 實(shí)驗(yàn)部分 3.1 實(shí)驗(yàn)試劑和儀器表3.1.1實(shí)驗(yàn)中使用的試劑table 3.1.1 primary equipment in experiment藥品名稱化學(xué)式規(guī)格生產(chǎn)廠家氧化銪eu2o399.99%國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司碳酸鋇caco3a.r沈陽化學(xué)試劑廠氯化鋇bacl2a.r沈陽化學(xué)試劑廠碳酸鈉na2co3a.r天津市塘沽鵬達(dá)化工廠碳酸鋰li2co3a.r天津市標(biāo)準(zhǔn)科技有限公司氧化釓gd2o3a.r國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司氧化鏑dy2o3a.r國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司氧化鑭la2o3a.r國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司氧化鉺er2o3a.r國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司氟化鋇baf2a.r國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司氧化鋁al2o3a.r國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司碳酸錳mnco3a.r中國醫(yī)藥上?；瘜W(xué)試劑公司碳酸鈣caco3a.r國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司二氧化硅sio2a.r國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司表3.1.2 實(shí)