稀土掺杂LiRE（MoO4）2（RE=La,Gd）荧光粉的制备及其性能研究

论文摘要

传统的蓝光芯片结合YAG:Ce荧光粉形成白光发射这种方式,由于缺少红光成分所以光源的显色指数偏低。因此,探索高效的紫外或蓝光激发的红色荧光粉对于白光LEDs照明的发展有着重要的现实意义。碱金属双钼酸盐因其优异的物理和化学稳定性而被应用于荧光粉的基质。其化学通式为ARE（MoO4）2,其中A为碱金属离子K、Na、Li等,RE为稀土离子Y、La、Gd等。对于发光材料而言,MoO42-在紫外区有着很强的能量吸收,而吸收的能量可以通过能量传递的方式增强稀土离子的发光强度,可见碱金属双钼酸盐的确适合作为荧光粉基质材料。本文中采用高温固相法制备了LiLa（MoO4）2:Dy3+,Eu3+和LiLa（MoO4）2:Sm3+,Bi3+荧光粉,采用水热法合成了LiGd（MoO4）2:Eu3+荧光粉。利用XRD、SEM、TEM、荧光光谱、红外光谱等表征方法对其能量传递机制、晶体结构、微观形貌、发光性能等进行了研究。主要的研究内容与结论如下:（1）采用高温固相法制备了Dy3+离子单掺及Dy3+/Eu3+共掺杂的LiLa（MoO4）2基荧光粉。以389 nm作为激发波长时,LiLa（MoO4）2:Dy3+荧光粉中Dy3+离子的最佳掺杂浓度为5 mol%。对比LiLa（MoO4）2:Dy3+,Eu3+荧光粉中Dy3+和Eu3+的激发光谱,表明在激发波长为454 nm时Dy3+和Eu3+之间存在能量传递现象。依据Dexter的能量传递理论分析,确定了Dy3+和Eu3+之间的能量传递方式为电偶极-电偶极相互作用。通过改变LiLa（MoO4）2:0.05Dy3+,xEu3+荧光粉中Eu3+的掺杂浓度,荧光粉的发光颜色呈现出可调光特性。（2）采用高温固相法制备了Sm3+离子单掺及Sm3+/Bi3+共掺杂的LiLa（MoO4）2基荧光粉。当Sm3+离子单掺时,LiLa（MoO4）2:Sm3+荧光粉中Sm3+离子的最佳掺杂浓度为5 mol%。当Sm3+/Bi3+共掺杂时,在激发波长405 nm激发下,LiLa（MoO4）2:Sm3+,Bi3+荧光粉Sm3+的发光强度相比于Sm3+单掺时增强了近一倍。然而在本研究中,Bi3+离子增强Sm3+离子发光的作用方式是一种非敏化作用机制,与传统的Bi3+离子与RE3+离子间通过能量传递增强机制不同。结果表明Bi3+的掺入会改变晶体的内在结构,从而形成晶体缺陷,影响晶体的生长并且伴随亚晶的形成。在晶体生长过程中,存在着LiLaMo2O8:Sm,Bi向LiLa（MoO4）2:Sm,Bi的相变过程,结合亚晶的竞争生长,这将在多晶体中形成很强的微应变。微应变将使得已猝灭的Sm3+离子之间的距离R大于临界距离Rc,原本处于猝灭状态的Sm3+离子将会被再次激发,因此Sm3+离子的发光强度得到增强。（3）采用水热法成功制备了LiGd（MoO4）2基质和LiGd（MoO4）2:Eu3+荧光粉。得到了其水热合成条件,以Li2MoO4作为关键原料并加入尿素矿化剂,在水热温度240℃下反应24 h,再将水热生成的中间产物在625℃煅烧4 h即可合成LiGd（MoO4）2:Eu3+荧光粉。中间产物在形成LiGd（MoO4）2的过程中发生了晶相转变,形貌由表面光滑的碎片状变为表面粗糙类似麦片的片状物。掺杂的Eu3+在经历晶相转变过程后,LiGd（MoO4）2:Eu3+荧光粉的激发光谱发生了很大的变化。其中电荷迁移带（CTB）有了很大程度的展宽,Eu3+的一些特征激发峰被电荷迁移带覆盖,但是在465 nm处Eu3+的7F0→5D2电子跃迁峰却有比较大的增强。基于这种特征,LiGd（MoO4）2:Eu3+荧光粉更适合在蓝光芯片激发的LED中得到应用。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
•   1.1 前言
•   1.2 稀土发光材料及其应用
•     1.2.1 稀土发光材料简介
•     1.2.2 稀土离子的能级结构及跃迁
•     1.2.3 荧光粉的发光原理
•   1.3 荧光粉在白光LED中的应用
•   1.4 稀土发光材料的制备方法
•     1.4.1 高温固相合成法
•     1.4.2 水热合成方法
•     1.4.3 溶胶-凝胶法
•     1.4.4 沉淀法
•     1.4.5 燃烧法
•   1.5 碱金属双钼酸盐发光材料
•     1.5.1 碱金属双钼酸盐简介
•     1.5.2 碱金属双钼酸盐荧光粉研究现状
•   1.6 论文研究内容及创新点
•     1.6.1 研究内容
•     1.6.2 创新点
• 2 实验与表征方法
•   2.1 实验试剂与实验设备
•     2.1.1 实验试剂
•     2.1.2 实验设备
•   2.2 样品的制备
• 4）₂'>    2.2.1 高温固相法制备LiRE（MoO₄）₂
• 4）₂'>    2.2.2 水热法制备LiGd（MoO₄）₂
•   2.3 样品的表征
•     2.3.1 X射线衍射分析
•     2.3.2 扫描电子显微镜分析
•     2.3.3 透射电子显微镜分析
•     2.3.4 荧光光谱分析
•     2.3.5 红外光谱分析
•     2.3.6 拉曼光谱分析
•     2.3.7 热分析
• 4）₂:Dy³⁺,Eu³⁺荧光粉的制备及其发光性能研究'>3 LiRE（MoO₄）₂:Dy³⁺,Eu³⁺荧光粉的制备及其发光性能研究
•   3.1 引言
• 4）₂:Dy³⁺,Eu³⁺荧光粉的制备及表征'>  3.2 LiRE（MoO₄）₂:Dy³⁺,Eu³⁺荧光粉的制备及表征
•   3.3 结果与讨论
•     3.3.1 物相结构分析
• 4）₂:Dy³⁺荧光粉的发光性能'>    3.3.2 LiRE（MoO₄）₂:Dy³⁺荧光粉的发光性能
• 4）₂:Dy³⁺,Eu³⁺荧光粉的发光性能及能量传递'>    3.3.3 LiRE（MoO₄）₂:Dy³⁺,Eu³⁺荧光粉的发光性能及能量传递
• 4）₂:Dy³⁺,Eu³⁺荧光粉的能量传递效率及色度坐标'>    3.3.4 LiRE（MoO₄）₂:Dy³⁺,Eu³⁺荧光粉的能量传递效率及色度坐标
•   3.4 本章小结
• 4）₂:Sm³⁺,Bi³⁺荧光粉的制备及其发光性能研究'>4 LiRE（MoO₄）₂:Sm³⁺,Bi³⁺荧光粉的制备及其发光性能研究
•   4.1 引言
• 4）₂:Sm³⁺,Bi³⁺荧光粉的制备及表征'>  4.2 LiRE（MoO₄）₂:Sm³⁺,Bi³⁺荧光粉的制备及表征
•   4.3 结果与讨论
•     4.3.1 物相和晶体结构分析
• 4）₂:Sm³⁺,Bi³⁺荧光粉的发光性能'>    4.3.2 LiRE（MoO₄）₂:Sm³⁺,Bi³⁺荧光粉的发光性能
• 3+增强Sm³⁺发光的作用机理'>    4.3.3 Bi³⁺增强Sm³⁺发光的作用机理
•   4.4 本章小结
• 4）₂:Eu³⁺荧光粉的水热制备及其发光性能研究'>5 LiGd（MoO₄）₂:Eu³⁺荧光粉的水热制备及其发光性能研究
•   5.1 引言
• 4）₂:Eu³⁺荧光粉的水热制备过程及表征'>  5.2 LiGd（MoO₄）₂:Eu³⁺荧光粉的水热制备过程及表征
• 4）2 分析'>  5.3 基质LiGd（MoO₄）2 分析
• 4）₂ 的物相分析'>    5.3.1 LiGd（MoO₄）₂的物相分析
• 4）₂ 的热分析'>    5.3.2 LiGd（MoO₄）₂的热分析
• 4）₂ 的红外光谱分析'>    5.3.3 LiGd（MoO₄）₂的红外光谱分析
• 4）₂ 的形貌分析'>    5.3.4 LiGd（MoO₄）₂的形貌分析
• 4）₂:Eu³⁺荧光粉的性能分析'>  5.4 LiGd（MoO₄）₂:Eu³⁺荧光粉的性能分析
•   5.5 本章小结
• 6 结论与展望
•   6.1 结论
•   6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士期间发表的学术论文

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 王凯

导师: 刘运

关键词: 固相法,水热法,发光性能

来源: 陕西科技大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

专业: 物理学,有机化工

单位: 陕西科技大学

基金: 国家自然基金项目(No.51272148)

分类号: O482.31;TQ422

总页数: 81

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