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开题

一、选题背景、研究意义及文献综述

1、选题背景

LED（LightEmittingDiode）被公认为是21世纪的新光源,是继白炽灯、荧光

灯、高强度气体放电灯之后的第四代光源。

与目前广泛使用的传统照明光源和显

示设备相比，其具有以下优点：

（1）性能稳定可靠、使用寿命长；

（2）在使用过程

中不产生汞等污染物、节能环保、无辐射；（3）发光效率高、发热量低、功耗低；

（4）驱动电路简单且为直流、无频闪、实用性强；（5）体积小、结构紧凑、易于实

现大面积阵列。

因此被广泛应用于移动通讯、城市景观照明、汽车灯、交通信号

灯、LED背光源、室内外普通照明等多种照明领域。

制造白光LED的主要方式是用蓝光芯片加黄色荧光粉，这种白光LED虽然已经能够大批量生产且得到了广泛应用，但其发光机理决定了这种白光LED显色性较差，不可能发出连续光谱的白光。

目前能发出连续光谱的白光LED主要是采用紫外LED芯片与三基色荧光粉（红、绿、蓝）组合发出白光。

这种体系发出的白光只是由紫外光激发荧光粉发出的光组合而成，没有LED芯片发出的光的参与，所以是一种连续光谱的白光，使其成为未来白光LED发展的主流方向。

2、研究意义

白色发光二极管被认为是下一代固态照明光源，由于其优异的性能，如发光效率高，节能性能，续航时间长，有毒汞含量少。

可用不同的方法使用蓝色/近紫外发光二极管（NUVLEDs）（1-8）产生白光。

第一商品化的白色发光二极管（LED）是由日亚化学工业有限公司，在其中一个蓝色的LED用YAG：

Ce3+黄色荧光粉包覆产生的。

然而，因为它缺乏的发射光谱中的红色成分，这种白光LED有蓝/黄分色和一个贫穷的显色指数（CRI）的弊端。

另一种方法是由不同的芯片发射不同颜色的混合光来获得白光。

在1997年，中村报道由三个主要的彩色LED混合制造白光LED（即绿色和蓝色InGaNSQWLED和一个红色的铝砷化镓LED）。

然而，此设备需要一个复杂的IC控制系统，以平衡降低红色，绿色和蓝色的芯片之间的不同颜色。

第三种方法是使用近紫外（NUV）或蓝色LED光源，激发双向或三色荧光粉产生白光。

最近，我国报道了一些灯行业应用的无机荧光粉如硅酸盐（9），钨（10,11），钒酸盐（12,13），硫酸盐（14-19），硼酸（20），氧化物（21），铝（22-24），硫化物（25-27），光晕银光粉（28-31）和磷酸盐。

一般来说。

荧光粉NUVLEDs在NUV和高转换效率，转化为可见光的时候必须有高吸收效率。

此外，他们还必须具有很高的热稳定性，承受LED芯片所产生的高温。

BaMgAl10O17（BAM），已被视为首选的蓝色发光荧光粉荧光灯，等离子显示器面板（PDP）和白色发光二极管，由于的其高发光效率和在NUV下良好的色纯度激发可见光。

碱土铝酸盐系统受到关注，由于不同结构种类繁多的化合物。

荧光粉，尤其是那些与六铝酸盐结构，用于等离子显示屏和荧光灯。

这些铝酸盐基荧光粉显示优良的化学稳定性，持续时间长和极大亮度。

这些属性对各种显示设备是非常重要的。

由湖南炎陵县报道的Eu2+在一个新的铝宿主材料Ca3ZnAl4O10中发光由近紫外光芯片抽运的白光LED荧光粉具有潜在的应用。

其中氧化物催化剂，六铝酸盐（BaAl12O19）被形容为在高温下反应的好选择。

此外，BaAl2O19是一个普遍使用的荧光粉主体材料。

铕离子可以稳定在晶格中的二价或三价氧化态。

样品中Eu离子掺入和稳定证实了荧光的调查。

在本次实验中，我们用燃烧的方法制备一种新型的Eu2+的激活SrMg2Al16O27荧光粉，荧光粉用X射线衍射（XRD），扫描电子显微镜（SEM）和光致发光（PL）技术进行了表征。

3、文献综述

3.1长余辉发光材料的发展

发光是物质将某种方式吸收的能量转化为光辐射的过程，是热辐射之外的另一种辐射，且这种辐射的持续时间要大于光振动周期。

发光现象早己为人们所知，如早在公元450年我国《后汉书》提到的所谓“夜光壁”，我国民间流传的“夜明珠”以及叙利亚的“孔雀暖玉”等宝石的发光现象，很可能是萤石（氟化钙）经过加热或摩擦，导致在黑暗中发光。

但直到17世纪以后才开始把发光现象作为实验科学的对象。

1852年斯托克斯（stokes）提出了关于发光的第一个规律，即认为:

物体发射光的波长大于激发光的波长。

1878年有人报道了低气压下的真空放电引起玻璃管壁发光的现象，开始了对阴极射线发光的研究。

此后有人发现具有荧光性能的材料中，除基质外，痕量金属Cu、Bi、Mn等的存在决定了发光的光谱特性。

19世纪末到20世纪初，发光现象的研究导致了物理学领域的两大重要发现:

X光和天然放射性。

前者使材料科学发展产生了质的飞跃，而后者则揭开了原子核物理及原子能时代的第一页。

与此同时，出现了对认识发光现象非常关键的量子理论。

1905年爱因斯坦（Einestin）以光子的概念揭示了斯托克斯规律的含义;1913年玻尔（Bolo）提出了原子结构的量子论，为现代发光物理奠定了基础.

目前，按照激发能量方式的不同，发光材料主要可分为如下几种（32~35）:

（1）紫外光、可见光及红外光激发而发光的光致发光材料。

按其发光性能、应用

范围的不同，光致发光材料又分为长余辉发光材料、灯用发光材料和多光子发光

材料等。

（2）电子束流激发而发光的阴极射线发光材料。

（3）电场激发而发光的电（或场）致发光材料。

（4）两种或两种以上的化学物质之间的化学反应而引起发光的化学发光材料。

（5）X射线激发而发光的X射线发光材料。

（6）用天然或人造放射性物质辐照而发光的放射性发光材料。

3.2碱土金属铝酸盐长余辉发光材料制备技术现状

目前发光材料多晶粉体的制备方法多种多样，依据加热方式的不同可分为:

高温固相法[36~38]、燃烧法[39~40]以及微波合成法;依据前驱体制备方式的不同可分为:

共沉淀法、溶胶一凝胶法和水热合成法。

其中溶胶一凝胶法、共沉淀法、水热合成法以及燃烧法又是合成纳米发光材料常用的方法。

3.2.1高温固相法

该法首先将反应原料以粉体的形式加入，混合均匀后在弱还原性气氛下高温

烧结。

目前，工业上还原气氛的获得可通过以下几种方法:

①一定比例的从N2十H2混合气流中灼烧还原。

②在适当流量的N2十NH3混合气流中，NH3进入高温区可分解成N2和H2，新生成的H2还原效果好，且廉价安全，工业上多采用此法。

③在活性碳粉存在下进行还原。

采用③方法的优点在于无需专门的供气设备，操作方法简单、安全、易实现，

但缺点是所需人工较多，不利于大规模自动化生产。

①、②法对设备性能要求较

高，但易实现自动化控制。

高温固相法合成长余辉材料制备工艺相对比较成熟，能保证形成良好的晶体结构，但合成温度高（1200~1400℃），还原时间长（2~6h）产品冷却也需要相当长的时间，而且所得产物颗粒较大，要获得有实际应用价值的粉状材料必须进行球磨，既耗时又耗能，还破坏晶体结构，降低粉体发光亮度，影响发光粉体性能。

3.2.2燃烧法

燃烧法是前苏联在研究固体推进剂燃烧问题时发现的。

它是制备无机化合物

耐高温材料的一种方法。

在一个燃烧合成反应中，反应物达到放热反应的点火温

度时，以某种方法点燃，随后依靠释放的反应热和产生的高温使合成过程独自维持下去直至反应结束，燃烧产物即为所需材料。

合成铝酸盐发光材料（以SrAl2O4:

Eu，Dy为例）时，将Eu2O3、辅助激活剂、SrCO3、Al2O3按化学计量配成盐溶液并混合，加入适量硼酸和尿素，溶解后迅速移入预热至500℃~700℃的炉中，在特定温度下维持几分钟，经剧烈的氧化还原反应，逸出大量气体，进而燃烧，几十秒后即得泡沫状材料。

采用燃烧法制备的磷光体呈现泡沫状，疏松易粉碎，合成的发光材料具有相当的适用性，燃烧过程产生的气体可使Eu3+离子还原为Eu2+离子。

燃烧法不需还原保护气氛，不需要高温炉等复杂设备自外部加热，生产过程简便，反应迅速，从而既节省了能源，也降低了成本，是一种很有前途的制备发光材料的新方法。

但也有其不足，如制得产品的结晶不够完全、发光性能不太优越。

3.2.3微波法

微波是频率为300~3000MHz的电磁波。

微波辐射加热法具有内部加热、选择性加热、快速加热、节能、易自动控制和提高材料多种性能的特性，因而引起人们极大的研究兴趣。

微波合成就是把一些具有介电加热效应的材料置于微波场中使之发生化学反应，因为绝大多数极性分子在微波频率下具有相当高的损耗正切，即具有很高的能量转换率，或者说电磁能向分子热运动动能的转换率很高，这就使得微波介电加热非常有效。

微波法合成发光材料时，将配好并混合均匀的炉料置于微波炉中，在弱还原气氛下微波辐照加热一段时间，冷却后即可得到成品。

微波法的特点是:

①快速、省时、耗能少，仅需要20~40分钟，操作简便，实验设备简单，周期短，结果重现性好。

②产品疏松、粒度小、分布均匀;发光性能不低于常规方法。

微波法有较好的应用价值，缺少适合工业化大生产的微波炉窖是阻碍其发展的最大障碍。

3.2.4共沉淀法

共沉淀法是湿化学方法中的一种。

利用可溶于水的物质，通过在水溶液中进行化学反应，生成难溶物质，并从水溶液中沉淀出来，沉淀物经过滤、洗涤、干燥等工艺后得到前驱体。

将前驱体加热分解而制成高纯度超细粉体。

这一方法在制备多晶功能陶瓷材料（如磁性、压电、铁电和光电等陶瓷材料）、荧光粉、高效催化剂和高纯单晶原料等方面得到广泛的应用和发展，特别适合于实验室的无机功能材料的研究。

铝酸盐发光材料的合成一般采用草酸、碳酸氢氨和碳酸氨做沉淀剂，通过控制沉淀条件（如pH，沉淀剂与金属离子的比率，反应温度时间等）使不同的金属离子尽可能同时沉淀下来，以保证复合粉料组分的均匀性。

该法的优点是各组分可达到原子尺度上的组成均匀，同时还可降低锻烧温度，合成出来的粉体粒径小而均匀。

缺点是对原料的纯度要求较高，合成路线相对较长，易引入杂质。

目前，采用共沉淀法虽然能合成出纳米或超细铝酸盐发光粉体，但其发光性能要比高温固相法差，尚需进一步改进。

3.2.5溶胶一凝胶法

溶胶一凝胶法是制备纳米粒子的一种湿化学方法，具体包括以下过程:

①溶胶的制备:

溶胶的获得分为无机和有机两种途径，即无机盐和有机醇盐的水解。

无机盐的水解反应可表示为:

Mn++nH2O→M（OH）n+nH+

金属醇盐的水解反应为:

M（OR）n+xH2O→M（OH）x（OR）n-x+XROH

然后通过脱水或脱醇（烷基化），缩聚形成-M-0-M-键，得到无机聚合网络:

-M-OH+-M-OH→-M-O-M-+H2O

-M-OH+-M-OR→-M-O-M-+ROH

②凝胶的形成:

对于无机盐的转化来讲，主要通过调节溶液的pH值和加热的方式进行。

③凝胶的干燥:

湿凝胶中含有大量的溶剂和水。

一般的干燥过程直接可以放在干燥箱中，在一定的温度下干燥即可。

对于想得到一定形态的凝胶体，可以添加控制干燥的化学添加剂，或者采用超临界干燥的方式进行。

④干凝胶的热处理:

热处理的目的是消除干凝胶中的气孔，使产物的相组

成和显微结构能满足产品性能的要求。

在铝酸盐发光材料的合成当中，通常采用醇盐法制备发光粉前驱体，但由于醇盐价格太高，往往采用柠檬酸作为螯合剂。

其基本思想是通过可溶性柠檬酸与金属离子形成稳定性较好的可溶性的螯合物，该螯合物为各种金属离子柠檬酸盐的混合物，这样就保证了溶液中各种金属离子达到原子级水平的混合均匀，从而为发光体的制备提供了组成和分布均匀的前驱体。

采用溶胶-凝胶法合成出的发光粉粒径小且分布较均匀，烧结温度低，节约能源。

但同时溶胶-凝胶法也具有成本高、操作繁琐、生产周期长，合成的发光粉长余辉发光性能并不理想等缺点。

3.2.6水热合成法

水热合成法是近年来发展起来的另一种合成方法。

该法以液态水或气态水作为传递压力的介质，利用高压下绝大多数物相均能部分溶于水，而使反应在液相或气相中进行。

KuttyTRN等人在文献[76]中报道用该法合成铺激活铝酸银蓄光材料，它是将含Eu3+的A12O3.xH20凝胶与SrCO3分解制得的SrO混合成胶状物，加入水并置入高压釜中，在240℃~250℃保温6h~8h，析出的物质经洗涤干燥后得到前驱体，再在N2:

H2为9:

1的气氛下，850~1150℃锻烧，即可制得含SrAl2O4:

Eu2+的一系列磷光材料。

该法制得的SrAl2O4:

Eu2+磷光体的发射光谱与高温固相法制品基本一致，发绿光时量子效率可达0.62~0.75，颗粒较细（0.2~0.3um）。

水热合成法合成的发光粉颗粒较细，热处理温度较低（850~1150℃），但前躯体制备时间太长（6~8h），且所得成品长余辉发光性能不理想。

3.3碱土铝酸盐长余辉发光材料研究方向与展望

目前关于Eu+2激活的碱土铝酸盐长余辉发光材料的研究十分活跃，其材料及相关的发光品种己经工业化和商品化。

尽管如此，对于铝酸盐长余辉发光材料的研究和应用，作者认为在以下方面还有待进一步深入和发展。

（l）制备方法向多种制备技术复合的方向发展，实现低温快速合成。

现有的制备技术各有优缺点，将各种制备方法优化组合，扬长避短，降低合成温度也将是稀土发光材料制备技术的发展方向之一。

（2）发光机理尚不十分清楚，有待继续深入研究。

以往对机理的研究更多地是通过对材料自身性能的测试、分析来探讨，应结合材料内部结构与发光性能间的关系，进一步完善发光机理。

（3）表面应用改性的研究。

发光材料的表面改性处理，是发光材料研究和开发中的一个重要课题。

通过表面改性处理，可以改变发光材料的表面特性，提高产品的化学稳定性，改善发光材料在各种分散介质中的（如塑料、涂料等）分散性、相容性。

（4）超细或纳米稀土长余辉发光材料的制备与研究。

超细或纳米稀土长余辉发光材料的研发，对发光塑料、涂料与油墨、陶瓷、建材等上业有着积极的意义，然而目前制备技术及产品发光性能等尚不甚理想，仍需进一步深入研究。

（5）进一步开发新品种，丰富发光颜色。

现有品种发光颜色主要是篮绿色，特别缺乏红色发光品种，限制了发光粉在油墨、涂料、塑料、陶瓷等工业中色彩效应方面的应用。

（6）加强长余辉发光单晶的制备与研究，开拓其在光电子领域的应用。

二、研究的基本内容，拟解决的主要问题

本论文旨在利用微波水热法开展La2（MoO4）3材料的可控合成研究，通过调整实验方法和实验参数，控制La2（MoO4）3材料的形貌，探讨制备方法、制备条件对La2（MoO4）3材料的结构的影响，进而研究其发光性能和催化性能，并探讨形貌与性能的关系，以提高La2（MoO4）3材料的光学性能，为其应用奠定基础。

具体研究内容如下：

1、La2（MoO4）3材料的微波水热法制备

反应时间对La2（MoO4）3材料的结构与形貌的影响；

反应温度对La2（MoO4）3材料的结构与形貌的影响；

微波功率对La2（MoO4）3材料的结构与形貌的影响；

反应pH值对La2（MoO4）3材料的结构与形貌的影响；

表面活性剂种类对La2（MoO4）3材料的结构与形貌的影响；

表面活性剂含量对La2（MoO4）3材料的结构与形貌的影响。

2、La2（MoO4）3材料的光致发光性能研究

不同结构与形貌的La2（MoO4）3材料的发光性能的研究。

3、La2（MoO4）3材料的光催化性能研究

不同结构与形貌的La2（MoO4）3材料的光催化性能的研究。

三、研究步骤、方法

1、本实验所采用的技术路线如下：

反应时间

反应温度

反应pH

反应参数的选择

微波反应

过滤

烘干

XRD

SEM

PL

UV-Vis

结构与性能测试

2、采用的研究方法如下：

XRD、Raman表征材料的结构；

FESEM观察材料的形貌；

PL谱测试材料的发光性能；

UV-Vis谱测试材料的光催化性能。

四、研究工作进度

2010.3-2010.4查阅文献，准备开题报告及文献翻译

2010.4-2010.5实验部分

2010.5-2010.6撰写毕业论文，进行毕业答辩

五、主要参考文献

[1].MishraKC,RaukasM,EllensA,JohnsonKH.AscatteredwavemodelofelectronicstructureofEu2+inBaMgAl10O17andassociatedexcitationprocesses.JLumin2002;96:

95–105.

[2].SohnK‐S,KimSS,ParkHD,TheimprovementofthermalstabilityofBaMgAl10O17:

Eu2+coated.ApplPhysLett2002;81:

1759–61.

[3].JüstelT,LadeH,MayrW,MeijerinkA,WiechertDU.Thermolumi-nescencespectroscopyofEu2+andMn2+dopedBaMgAl10O17.JLumin2003;101:

195–210.

[4].BizarriG,MoineB.OnBaMgAl10O17:

Eu2+phosphordegradationmechanism:

thermaltreatmenteffects.JLumin2005;113:

199–213.

[5].BizarriG,MoineB.Degradationmechanismofphosphorsbyvacuumultravioletexcitation.OptMater2006;28:

587–91.

[6].ChenZ,YanY.MorphologycontrolandVUVphotoluminescencecharacteristicsofBaMgAl10O17:

Eu2+phosphors.JPhysB2007;392:

1–6.

[7].ZhuH,YangH,FuW,ZhuP,LiM,LiY,SuiY,LiuS,ZouG.TheimprovementofthermalstabilityofBaMgAl10O17:

Eu2+coatedwithMgO.MaterLett2008;62:

784–6.

[8].KuoKT,LeeSP,ChenSY,ChengBM,LuHC,TingCC.EffectofmicrowaveirradiationonsurfacecharacteristicsandluminescentpropertiesofBaMgAl10O17:

Eubluephosphors.JPhysChemSolid2008;69:

362–5.

[9].DhobleSJ,DhobleNS,PodeRB.PreparationandcharacterizationofEuactivatedCaSiO3,（CaA）SiO3.BullMaterSci2003;26（4）:

377–82.

[10].PodePB;DhobleSJ.PhotoluminescenceinCaWO4:

Bi3+,Eu3+Material.PhysStatSolidB1979;203:

571–7.

[11].NimisheP,DhobleSJ.Synthesisandphotoluminescencecharacter-izationofCe3+andDy3+activatedALa（WO4）2（A=NaandLi）novelphosphors.BullMaterSci（inpress）.

[12].MahalleyBN,DhobleSJ,PodeRB,AlexanderG.CombustionsynthesisofGdVO4:

Pb2+,Eu3+redphosphorcompound.ApplPhysA2000;70:

39–45.

[13].SinghR,DhobleSJ.Dy3+activatedNaM4（VO4）3（M=Ca,Ba,Sr）phosphorfornearUVsolidstatelighting.BullMaterSci（inpress）.

[14].GedamSC,DhobleSJ,MoharilSV.LuminescenceofCuinhalosulphatephosphor.JLumin2006;121

（2）:

450–5.

[15].YerpudeAN,PuppalwarSP,DhobleSJ,KumarA.EffectofMgandPionsonphotoluminescencecharacteristicsofLi2SO4:

Cuphosphor.IndJPureApplPhys2009;47:

447–9.

[16].GedamSC,DhobleSJ,MoharilSV.5d→4ftransitioninhalosulphatephosphors.JLumin2007;126:

121–9.

[17].GedamSC,DhobleSJ,MoharilSV.Dy3+andMn2+emissioninKMgSO4Clphosphor.JLumin2007;124

（1）:

120–6.

[18].DhobleSJ,GedamSC,NagpureAM,GodboleSV,BhideMK.Photoluminescenceandthermoluminescencecharacteristicsof.JPhysDApplPhys2007;40:

603.

[19].PuppalwarSP,DhobleSJ,KumarA.Improvementofphotolumines-cenceofCu+ioninLi2SO4,Luminescence:

TheJournalofBiologicalandChemicalLuminescence（inpress）.

[20].KharabeVR,DhobleSJ,MoharilSV.SynthesisofDy3+andCe3+activatedSr6BP5O20andCa6BP5O20.JPhysDApplPhys2008;41:

205413.

[21].DhobleSJ,NagpureIM,MahakhodeJG,GodboleSV,BhideMK,MoharilSV.PhotoluminescenceandXELinY2O3:

Eu3+phosphors.NuclInstrMethodsPhysResB2008:

266:

3437.

[22].DeshmukhAD,DhobleSJ,GodboleSV,BhideMK,PeshweDR.Intenseblue‐emittingCa5Al8O14:

Euphosphorformercuryfreelampphosphor.IndJPhys2009;83（4）:

423–8.

[23].KhokharMS,Des