硅铝酸盐复合基质全色荧光粉的制备及发光性能研究本科毕业论文Word文档格式.docx

1、硅铝酸盐复合基质全色荧光粉的制备及发光性能研究毕业设计（论文）内容：采用高温固相法制备Eu2+、Mn2+共激活的碱土铝硅酸盐荧光粉，考察基质组成及Eu, Mn掺杂量对荧光粉发光性能影响。通过X-射线衍射测试荧光粉晶体结构。 毕业设计（论文）专题部分：1.分析Ba1.3Ca0.7（AlxSi1-x）O4：Eu2+晶体结构；2.研究Eu2+在Ba1.3Ca0.7（AlxSi1-x）O4基质中发光机理及Al3+在基质中的作用。起止时间： 2013 年 2 月- 2013 年 6 月指导教师： 签字 年 月 日教研主任：学院院长：摘要本论文简要介绍了荧光粉及其常用的合成方法，并且介绍了稀土离子的发光机

2、理。采用高温固相法在还原气氛中合成了Ba1.3Ca0.65-xAl0.025Si0.975O4:0.02Eu2+,0.03Mn2+,xRe3+（Re=La、Gd、Dy、Er）全色白光荧光粉。以Ba1.3Ca0.7Al0.025Si0.975O4作为基质材料，激活剂为稀土Eu2+离子。研究了化合物中的硅铝比、掺杂离子种类（单掺Eu2+，共掺Eu2+/Mn2+，共掺Eu2+/Mn2+/Re3+）、Eu2+和Mn2+的含量以及Re3+的种类和浓度对荧光粉发光性能的影响。采用荧光分光光度法测得样品的激发和发射光谱，用XRD对样品进行了晶体结构分析，通过PMS-50型紫外可见近红外光谱分析系统测试其光色

3、参数。通过对其进行性能测试，找出了合适的硅铝比以及Eu2+、Mn2+的掺杂量。通过测试样品的发射光谱及光色参数，发现掺杂Re（Re=La、 Gd、Dy、Er）稀土离子能够有效的提高Eu2+的发光强度，但它们的发射光谱形状没有发生明显改变，通过对其光色参数及发射光谱的对比，发现0.04的Gd3+的敏化效果最好。对合成的样品进行了光色参数测定，从色度图可以看出，Ba1.3Ca0.62Al0.025Si0.975O4:0.02Eu2+,0.03Mn2+,xRe3+（Re=La、Gd、Dy、Er）荧光粉发射410545nm的蓝绿光带和570700nm的红光带，这两个发射带能够组合成白光。荧光粉Ba1.

4、3Ca0.62Al0.025Si0.975O4:0.02Eu2+,0.03Mn2+,0.04Gd3+，7%BaCl22H2O的色坐标CIE为（0.3203,0.3391）,色温Tc=6060K,显色指数Ra=84.9，属于日光色。关键词：荧光粉；高温固相法；稀土离子；光色参数AbstractThis paper briefly introduces the phosphor and its synthesis methods, and introduces the mechanism of luminescence of rare earth ion. In reducing atmosphe

5、re 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 as matrix material, activating agent for rare earth Eu2 + ions. Compounds were studied in the silic

6、a 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 performance.Fluorescence spectrophotometric method is used to measured the excitation and emission s

7、pectra 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.Through performance tests carried out, to find out the suitable silica alumina ratio as well as the

8、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 Eu2 +, but their emission spectrum shape does not take place obvious change, based on the optical par

9、ameters 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 chromaticity diagram, Ba1.3 Ca0.65-x Al0.025 Si0.975 O4:0.02 Eu2 +,0.03 Mn2 + ，xRe3 + （Re = La, Gd, Dy, Er）

10、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 Gd3 +, CIE color coordinates （0.3203, 0.3203）, the color temperature Tc = 6060 k, color rendering ind

11、ex Ra = 84.9, belong to light color.Key words: phosphor powder; High temperature solid phase method; Rare earth ions; Light color parameters目 录第一章 引 言 1第二章 文献综述 32.1发光与发光材料 32.1.1发光材料的定义 32.1.2稀土发光材料 32.2 荧光粉的发光机理 42.2.1荧光粉的特点 42.2.2 稀土发光机理 52.2.3 基质和激活剂在发光中的作用机理 62.2.4 稀土与过渡金属离子之间的能量传递和途径 62.3荧光粉的制

12、备 72.3.1高温固相法 72.3.2溶胶凝胶法（Sol-Gel ） 12 82.3.3燃烧合成法 92.3.4水热合成法 92.4荧光粉的研究进展 102.4.1 铝酸盐荧光粉 102.4.2硅酸盐荧光粉 112.4.3硅铝酸盐荧光粉 132.5 论文的研究目地和内容 14第三章 实验部分 163.1 实验试剂和仪器 163.2荧光粉的制备 173.2.1 实验配比的计算 173.2.2实验过程 173.23性能表征 18第四章 结果与讨论 194.1晶相结构分析 194.2 不同硅铝的比例对荧光粉BCAS：Eu2+发光性质的影响 204.3 BCAS:Eu2+,Mn2+ 的能量传递 21

13、4.4 Mn2+浓度对BCAS:0.02Eu2+,xMn2+发光性质的影响 224.5 Eu2+浓度对BCAS:xEu2+,0.02Mn2+发光性质的影响 244.6 BCAS:0.02Eu2+,0.03Mn2+,zRE3+白色荧光粉的发光性质 264.6.1 BCAS:0.02Eu2+,0.03Mn2+,zRE3+白色荧光粉的光谱参数 264.6.2不同种类敏化剂对 BCAS:xEu2+,yMn2+白色荧光粉的发光性质的影响 28第五章 结论 31参考文献 32致 谢 35附录 36附录 英文翻译 36附录 英文原文 43第一章 引 言由于经济的增长、工业快速发展带来的环境恶化全球变暖等问题

14、逐渐显现，目前世界各国都主张低碳生活保护环境，而照明光源等发光器件作为我们生活中息息相关的一部分，同样需要进行“低碳照明”。传统的照明光源如白炽灯其发光效率和电光转换效率较低，消耗了大量的煤、石油等能源，产生了大量的CO2等有害气体，对环境照成了很大的污染。白光LED是一种新型的固体照明光源。它与传统的白炽灯和荧光灯相比，具有绿色环保、高效率低能耗、使用寿命长（万小时）、体积小用途广、响应速度快安全性能高等诸多优点1。因此在照明和显示等领域有着广阔的应用前景。短短的几年来，白光LED的光通、光效和成本价格已取得举世瞩目的成果2,3。目前的光效已大大超过白炽灯泡，期望将来能达到和超过荧光灯。白光

15、LED有望在今后发展成为第四代新照明光源，实现节能的绿色照明。目前白光主要是由YAG：Ce3+荧光粉发射的黄光与LED的蓝光混合而成4，这种方式合成白光有以下缺点：（1）显色指数低；（2）蓝光和黄光来自不同的基体，色彩的时间稳定性不理想；（3）发光颜色依赖于荧光粉涂层厚度，这使得工艺变得复杂。另外，基于蓝光LED的光转化材料的吸收峰要求在420470nm，能满足这一要求的荧光材料非常少。因此，采用近紫外光（380410nm）InGaN管芯激发三基色荧光粉来实现白光成为目前国际上该领域研发的热点之一。由于视觉对近紫外光的不敏感性，这类白光LED的颜色只由荧光粉决定，其颜色稳定、色彩还原性和显色指数高，被认为新一代白光LED照明的主导。近年来，对于荧光粉的制备研究吸引了越来越多的关注。参考之前的报道，发现铝酸盐体系荧光粉有着合成温度过高、光色不丰富等缺点，无法满足当代电子产品快速更新换代的需要。硅酸盐体系虽然原料价格低廉、易得、化学性质稳定，但是其发光性能较差，在实际应用中有很多问题需要解决。因此，研究新型的硅酸盐体系荧光粉具有很好的应用前景。碱土金