稀土离子掺杂钼酸盐LED用发光材料的合成及性能研究

论文摘要

白光LED绿色照明有很多显著的优点和优势,越来越受到人们的亲睐,已经成为人们研究的焦点。目前,采用荧光材料转换成白光LED的方式主要是利用GaN基紫外（～400 nm）或是蓝光（～460 nm）芯片来激发稀土发光材料,从而实现白光的效果。所使用的发光材料组合主要有两种:黄色荧光粉（或绿色/红色荧光粉）涂覆在蓝光LED芯片上;红/绿/蓝三基色荧光粉涂覆在紫外光LED芯片上。然而,与蓝或绿光相比较,使用最多的商用红色荧光粉Y2O2S: Eu3+则处于劣势,诸如,对近紫外的吸收较差,性能不稳定且光效很低。基于蓝光激发的黄色荧光粉,存在两个明显的缺陷,即显色指数差,发光效率低,需要加入红色荧光粉提高CRI以增加光转换效率。因此,为了提高光效,寻找和研究能被紫外或蓝光激发的新型、高效、稳定的红色发光材料仍是一项紧迫的任务。本论文采用固相合成法,以钼酸盐为基质,稀土离子Pr3+或Eu3+为主激活剂,并加入适当的辅助试剂,以合成、研究新型适用于白光LED的红色发光材料为出发点,详细讲述了本工作所合成的四个系列的蓝光或近紫外激发的红色发光材料的制备、表征及发光性能的研究:KxSr1-2xMoO4: xPr3+（0.00≤x≤0.04）系列发光材料的制备、表征及发光性能的研究。通过X-射线粉末衍射仪（XRD）、透射电子显微镜（TEM）和LS-55荧光/磷光分光光度计分别对其结构、颗粒形貌大小及激发和发射光谱特征进行表征、分析。根据Scherrer公式估算所得颗粒尺寸与透射电镜照片基本一致,优化了稀土离子Pr3+的掺杂浓度和实验煅烧温度,并且探讨了辅助试剂聚乙二醇作为分散剂对样品的光学性质及形貌的影响。（BaSr）MoO4: Pr3+, RX（R = Li/Na/K, X = F/Cl/Br）系列发光材料的制备、表征及发光性能的研究。分别对其结构及激发和发射光谱特征进行表征。优化了稀土离子掺杂浓度和煅烧温度,探讨基质组成不同取代方式的影响,讨论了辅助试剂RX（R = Li/Na/K,X = F/Cl/Br）对（BaSr）MoO4: Pr3+发光材料的影响,并结合晶体结构和发光光谱,分析比较得出最佳辅助试剂。Y2（Mo/WO4）3: Eu3+系列发光材料的制备、表征及发光性能的研究。利用Eu3+作为激活剂、聚乙二醇作为分散剂,采用固相法合成了Y2（MoO4）3: Eu3+发光材料,并对其结构、形貌和光谱特性进行了表征、分析。尝试通过改变基质组分方式,用WO42-取代基质中部分MoO42-,合成Y2（Mo/WO4）3: Eu3+红色发光材料并进行初步表征。K2Ba（MoO4）2: Eu3+/Sm3+, X-（X = F/Cl/Br）系列发光材料的制备、表征及发光性能的研究。通过XRD衍射图谱和光谱特性优化了Eu3+的掺杂浓度和煅烧温度,讨论了稀土离子Eu3+的浓度猝灭效应,并且计算其临界距离（Rc）。通过加入敏化剂Sm3+和负离子电荷补偿剂X-（X = F/Cl/Br）增加材料的发光强度,进一步讨论了Sm3+–Eu3+之间的能量传递机理,初步分析了负离子电荷补偿剂的作用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 LED 用钼酸盐发光材料的研究进展
• 1.2.1 钼酸盐的结构和发光性质
• 3+、Eu³⁺及Sm³⁺离子的发光特性'>1.2.2 Pr³⁺、Eu³⁺及Sm³⁺离子的发光特性
• 3+离子的发光特性'>1.2.2.1 Pr³⁺离子的发光特性
• 3+离子的发光特性'>1.2.2.2 Eu³⁺离子的发光特性
• 3+离子的发光特性'>1.2.2.3 Sm³⁺离子的发光特性
• 1.2.3 LED 用钼酸盐红色发光材料的相关研究
• 1.3 选题意义、思路及研究内容
• 1.3.1 选题意义
• 1.3.2 选题思路
• 1.3.3 研究内容
• 参考文献
• 4: Pr³⁺系列发光材料的制备及性能研究'>第二章KSrMoO₄: Pr³⁺系列发光材料的制备及性能研究
• 2.1 前言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 主要试剂
• 4: Pr³⁺系列发光材料的制备'>2.2.2 KSrMoO₄: Pr³⁺系列发光材料的制备
• 2.2.3 仪器及测试
• 2.3 结果与讨论
• 4: Pr³⁺的结构和光学性质'>2.3.1 KSrMoO₄: Pr³⁺的结构和光学性质
• 4: Pr³⁺的物相及形貌'>2.3.1.1 KSrMoO₄: Pr³⁺的物相及形貌
• 4: Pr³⁺的光学性质'>2.3.1.2 KSrMoO₄: Pr³⁺的光学性质
• 3+离子的掺杂浓度及煅烧温度的优化'>2.3.2 Pr³⁺离子的掺杂浓度及煅烧温度的优化
• 2.3.3 聚乙二醇的影响
• 2.4 本章小结
• 参考文献
• 4: Pr³⁺, RX（R = Li/Na/K, X = F/Cl/Br） 系列发光材料的制备及性能研究'>第三章 （BaSr）MoO₄: Pr³⁺, RX（R = Li/Na/K, X = F/Cl/Br） 系列发光材料的制备及性能研究
• 3.1 前言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 主要试剂
• 4: Pr³⁺, RX(R=Li'>3.2.2 （BaSr）MoO₄: Pr³⁺, RX(R=Li
• 3.2.3 仪器及测试
• 3.3 结果与讨论
• 4: Pr³⁺的结构和光学性质'>3.3.1 （BaSr）MoO₄: Pr³⁺的结构和光学性质
• 4: Pr³⁺的物相'>3.3.1.1 （BaSr）MoO₄: Pr³⁺的物相
• 4: Pr³⁺的光学性质'>3.3.1.2 （BaSr）MoO₄: Pr³⁺的光学性质
• 3+离子的掺杂浓度及煅烧温度的优化'>3.3.2 Pr³⁺离子的掺杂浓度及煅烧温度的优化
• 3.3.3 基质组成取代方式的影响
• 3.3.4 辅助试剂的影响
• 3.4 本章小结
• 参考文献
• 2（Mo/WO₄）₃: Eu³⁺系列发光材料的制备及性能研究'>第四章 Y₂（Mo/WO₄）₃: Eu³⁺系列发光材料的制备及性能研究
• 4.1 前言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 主要试剂
• 2（Mo/WO₄）₃: Eu³⁺系列发光材料的制备'>4.2.2 Y₂（Mo/WO₄）₃: Eu³⁺系列发光材料的制备
• 4.2.3 仪器及测试
• 4.3 结果与讨论
• 2（MoO₄）3: Eu³⁺的结构和光学性质'>4.3.1 Y₂（MoO₄）3: Eu³⁺的结构和光学性质
• 2（MoO₄）3: Eu³⁺的物相和形貌'>4.3.1.1 Y₂（MoO₄）3: Eu³⁺的物相和形貌
• 2（MoO₄）3: Eu³⁺的光学性质'>4.3.1.2 Y₂（MoO₄）3: Eu³⁺的光学性质
• 3+离子掺杂浓度的优化'>4.3.2 Eu³⁺离子掺杂浓度的优化
• 2（Mo/WO₄）₃: Eu³⁺的结构和发光性质'>4.3.3 Y₂（Mo/WO₄）₃: Eu³⁺的结构和发光性质
• 2（Mo/WO₄）₃: Eu³⁺的物相'>4.3.3.1 Y₂（Mo/WO₄）₃: Eu³⁺的物相
• 2（Mo/WO₄）₃: Eu³⁺的光学性质'>4.3.3.2 Y₂（Mo/WO₄）₃: Eu³⁺的光学性质
• 4.4 本章小结
• 参考文献
• 2Ba（MoO₄）₂: Eu³⁺/Sm³⁺, X（X = F/Cl/Br）系列 发光材料的制备及性能研究'>第五章 K₂Ba（MoO₄）₂: Eu³⁺/Sm³⁺, X（X = F/Cl/Br）系列 发光材料的制备及性能研究
• 5.1 前言
• 5.2 实验部分
• 5.2.1 主要试剂
• 2Ba（MoO₄）2: Eu³⁺/Sm³⁺, X（X = F/Cl/Br） 系列发光材料的制备'>5.2.2 K₂Ba（MoO₄）2: Eu³⁺/Sm³⁺, X（X = F/Cl/Br） 系列发光材料的制备
• 5.2.3 仪器及测试
• 5.3 结果与讨论
• 2Ba（MoO₄）2: Eu³⁺/Sm³⁺的结构和光学性质'>5.3.1 K₂Ba（MoO₄）2: Eu³⁺/Sm³⁺的结构和光学性质
• 2Ba（MoO₄）2: Eu³⁺/Sm³⁺的物相'>5.3.1.1 K₂Ba（MoO₄）2: Eu³⁺/Sm³⁺的物相
• 2Ba（MoO₄）2: Eu³⁺/Sm³⁺的光学性质'>5.3.1.2 K₂Ba（MoO₄）2: Eu³⁺/Sm³⁺的光学性质
• 3+和Eu³⁺离子掺杂浓度的优化及能量传递'>5.3.2 Sm³⁺和Eu³⁺离子掺杂浓度的优化及能量传递
• 3+和Eu³⁺离子掺杂浓度的优化'>5.3.2.1 Sm³⁺和Eu³⁺离子掺杂浓度的优化
• 3+-Eu³⁺的能量传递'>5.3.2.2 Sm³⁺-Eu³⁺的能量传递
• 2Ba（MoO₄）2: Eu³⁺/Sm³⁺发光性质的影响'>5.3.3 电荷补偿剂对K₂Ba（MoO₄）2: Eu³⁺/Sm³⁺发光性质的影响
• 5.4 本章小结
• 参考文献
• 全文结论
• 致谢
• 附录：攻读学位期间所发表的学术论文目录