稀土铕激活的硼酸盐蓝色发光材料的合成及发光性能研究

论文摘要

稀土掺杂的硼酸盐荧光粉具有效率高、烧结温度低、合成简便、粒径适中等优点而引起人们的关注,特别是GdMgB5O10:Ce3+,Tb3+作为一种新型、高效、实用的绿色荧光粉出现后更引起人们对硼酸盐荧光体的研究兴趣。本文研究了采用燃烧法和改进的固相法合成稀土金属离子铕激活的硼酸盐发光材料,并研究了其合成条件和发光性能,简单的探讨了其能量转移机制。本学位论文分5章撰写,具体工作如下:（1）简要的概述了当前荧光粉的发展史和需求现状;综述了二价铕离子的发光机理及硼酸盐为基质的发光材料的研究现状和合成方法。（2）首次采用甘氨酸燃烧法在750℃合成了Ca2B5O9Cl:Eu2+蓝色荧光粉,研究了不同摩尔分数的甘氨酸与硝酸溶液中铕离子的最佳反应配比。用XRD、荧光磷光分光光度计对该荧光粉的物相及发光性能进行了表征和研究。从PL图中看出,在340 nm激发下可得到434 nm蓝光发射峰,可用于白光发光二极管。（3）以尿素为燃料,采用改进的高温固相法合成稀土二价铕掺杂的硼酸铝发光材料。用X-射线衍射仪（XRD）表征样品的晶型;通过透射电子显微镜观察到所合成荧光粉粒径处于20至50 nm之间;使用荧光、磷光分光光度计（PL）测定样品的激发发射光谱。另外,进一步研究了掺杂离子浓度对发光性能的影响;简略的研究了荧光粉的电荷跃迁机制。（4）用改进的高温固相法在800℃合成蓝光荧光粉CaAl2B2O7:Eu2+。用X-射线衍射仪和透射电子显微镜证实了该荧光粉的晶体结构与颗粒尺寸;探讨了Eu2+的浓度对CaAl2B2O7:Eu2+荧光粉发光性的影响。另外,通过计算得出Eu2+能量转移的共振类型为多重极相互作用。（5）用燃烧辅助高温固相法合成Zn2+或Mg2+掺杂的CaAl2B2O7: 0.03Eu2+蓝色荧光粉。分别用XRD和TEM表征其晶体结构和形貌、元素种类;用PL测量该荧光粉的发光性能。另外,推测了Zn2+、Mg2+与Eu2+之间的能量转移机制。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 稀土元素发光机制及其掺杂的硼酸盐发光材料研究现状
• 1.2.1 影响荧光粉发光性能的一些杂质
• ²⁺ 的发光机制'>1.2.2 Eu²⁺的发光机制
• 1.2.3 硼酸盐体系发光材料的种类，特性及应用领域
• 1.3 稀土元素掺杂的硼酸盐发光材料制备方法现状
• 1.3.1 高温固相法
• 1.3.2 溶胶-凝胶法
• 1.3.3 共沉淀法
• 1.3.4 燃烧法
• 1.4 研究展望
• 1.5 论文选题的理由和意义
• 2B₅O₉Cl:Eu²⁺ 荧光粉及其发光性能'>第2章 甘氨酸燃烧法合成Ca₂B₅O₉Cl:Eu²⁺荧光粉及其发光性能
• 2.1 前言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 试剂
• 2.2.2 样品制备
• 2.2.3 测试仪器
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 XRD 物相分析
• 2.3.2 初始炉温对荧光粉发光性能的影响
• 2.3.3 甘氨酸用量对发光性能的影响
• 2B₅O₉Cl: Eu²⁺ 的发光性能'>2.3.4 Ca₂B₅O₉Cl: Eu²⁺的发光性能
• 2.4 结论
• 2+ 的合成及性能研究'>第3 章蓝色荧光粉A148209:Eu²⁺的合成及性能研究
• 3.1 前言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 所用试剂
• 3.2.2 样品制备
• 3.2.3 样品测试
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 晶型结构和形貌分析
• 3.3.2 尿素对形貌的影响
• 3.3.3 发光性能
• 3.4 结论
• 2B₂O₇:Eu²⁺ 荧光粉的发光性能研究'>第4章 CaAl₂B₂O₇:Eu²⁺荧光粉的发光性能研究
• 4.1 前言
• 4.2 实验
• 4.2.1 实验试剂
• 4.2.2 样品制备
• 4.2.3 样品表征
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 晶型结构和形貌分析
• 4.3.2 发光性能
• 4.4 结论
• 2B₂O₇:Eu²⁺ 的发光性能研究'>第5章 Mg 和Zn 共掺杂的 CaAl₂B₂O₇:Eu²⁺的发光性能研究
• 5.1 前言
• 5.2 实验过程
• 5.2.1 实验试剂
• 5.2.2 样品合成
• 5.2.3 样品表征
• 5.3 结果与讨论
• 5.3.1 晶体结构和形态分析
• 5.3.2 发光性能
• 5.4 结论
• 全文总结
• 参考文献
• 致谢
• 附录