Eu3+掺杂碱金属钼酸盐和Mn4+掺杂氟钛酸盐红色荧光粉的合成与表征

摘要

近期，Eu3+掺杂碱金属钼酸盐类荧光粉，因具有能被双波长激发，并具有高R值(R值越高，红光纯度越高）等特性，此外，其还具有良好化学稳定性和热稳定性、绿色环保对环境友好，易于制备等优点成为研究者们研究的热点。而Mn4+掺杂氟钛酸盐类荧光粉则具有高量子产率，其独特的d-d跃迁使得在红光光区域内具有窄带发射，在蓝光区域有宽带激发峰，因而其在照明、全息摄影、激光技术和计量学方面具有重要的应用潜能。
　　基于大量的文献调研，采用高温固相法制备了LiLa(MoO4)2∶xEu3+荧光粉，采用涂覆法制备了两个系列的LiLa(MoO4)2∶xEu3+@(NaCl)ywt，LiLa(MoO4)2∶xEu3+@(NaF)y叭荧光粉;又采用离子交换法制备了两个系列的K2TiF6·BaF(HF2)∶xMn4+,K2TiF6∶xMn4+,M2+(M=Mg,Ca,Sr,Ba,Zn)荧光粉。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、荧光光谱分析(FL)、元素含量ICP-AES分析等测试方法对样品进行了表征，对其荧光性能、形貌、热稳定性等进行了研究。
　　本论文的研究成果和研究亮点如下:
　　1.对于LiLa(MoO4)2∶xEu3+系列荧光粉，无论是涂覆NaCl还是涂覆NaF后，其发光强度都大大增强，但涂覆原料对其发光强度的影响远大于对其R值的影响。其中，样品LiLa(MoO4)2∶xEu3+@(NaCl)ywt的R值均大于8，而对于样品LiLa(MoO4)2∶xEu3+@(NaF)ywt所有R值均大于5，表明样品均是以电偶极跃迁为主。
　　2.NaCl的最佳涂覆量为48％，比NaF的最佳涂覆含量(2.5％)大的多。NaF对LiLa(MoO4)2∶Eu3+荧光粉发光强度的影响比NaCl更为显著。而两种涂覆原料对R值的影响确实相反的，涂覆NaF后，样品的R值随涂覆用量变化呈现开口向下的抛物线;而涂覆NaCl后，样品的R值随涂覆用量变化则呈现开口向上的抛物线。因此，当涂覆原料中的阴离子不同时，对样品的荧光性能也会有不同的影响。
　　3.一系列K2TiF6·BaF(HF2)∶Mn4+荧光粉中，发现KF对样品的发光性能具有诱导作用。没有KF参加反应时，样品几乎不会发光。当KF的加入量为6g时，样品的荧光强度达到最强。最佳掺杂的样品的荧光寿命和量子产率分别是4.76ms和60.75％。
　　4.一系列K2TiF6∶Mn4+，M2+荧光粉中，碱金属离子M2+(M=Mg，Ca，Sr，Ba，Zn)对荧光粉的荧光效应有一定影响。结果显示没有掺杂碱金属离子的空白样品K2TiF6∶0.0253Mn4+的荧光强度最强，其荧光寿命和量子产率分别为5.2ms和94.04％。且具有完美的六方晶型，尺寸为0.5×0.5×3.0μm。
　　5.K2TiF6∶Mn4+，M2+的荧光特性与氟化物在HF溶液中的溶解度相关。氟化物在HF溶液中的溶解度越大，样品的荧光强度越强。当M2+加入到溶液中就会生成微溶的MF2，从而涂覆在K2TiF6∶Mn4+表面，进而减弱K2TiF6∶Mn4+的荧光效应。
　　6.因为Mn4+位于[MnF6]2-正八面体的中心，Mn4+与水分子之间不存在相互作用，Mn4+的光致发光在水中不会猝灭，因此，采用此方法实验制备的K2TiF6·BaF(HF2)∶Mn4+荧光粉和K2TiF6∶Mn4+，M2+荧光粉在水中也具有一定稳定性。

目录

声明

摘要

符号说明

第一章 绪论

1．1 白光LED及其关键荧光粉概述

1．2 Eu3+掺杂碱金属钼酸盐红光荧光粉

1．2．1 Eu3+掺杂碱金属钼酸盐荧光粉的概述

1．2．2 铕元素的发光机理

1．3 Mn4+掺杂的氟化物荧光粉的介绍

1．3．1 Mn4+掺杂的氟化物荧光粉的概述

1．3．2 锰元素的发光机理

1．4 荧光粉的制备方法

1．5 选题依据和研究内容

1．5．1 选题依据

1．5．2 研究内容

第二章 LiLa(MoO4)2∶Eu3+@NaCl的合成与表征

2．1 前言

2．2 实验部分

2．2．1 实验仪器和试剂

2．2．2 LiLa(MoO4)2∶0．06Eu3+@(NaCl)ywt荧光粉的制备

2．3 结果与讨论

2．3．1 XRD分析

2．3．2 SEM分析

2．3．3 TG分析

2．3．4 荧光性能分析

2．4 结论

第三章 LiLa(MoO4)2∶Eu3+@NaF的合成与表征

3．1 前言

3．2 实验部分

3．2．1 实验仪器和试剂

3．2．2 LiLa(MoO4)2:0．06Eu3+@(NaF0．025wt荧光粉的制备

3．3 结果与讨论

3．3．1 XRD分析

3．3．2 SEM分析

3．3．3 荧光特性分析

3．4 结论

第四章 K2TiF6·BaF(HF2)∶Mn4+的合成与表征

4．1 前言

4．2 实验部分

4．2．1 实验仪器和试剂

4．2．2 K2TiF6·BaF(HF2)∶xMn4+荧光粉的制备

4．3 实验结果与讨论

4．3．1 XRD分析

4．3．2 SEM和EDS分析

4．3．3 TG分析

4．3．4 ICP-AES分析

4．3．5 荧光性能分析

4．3．6 KF的诱导作用

4．4 结论

第五章 K2TiF6∶Mn4+,M2+(M=Mg，Ca，Sr，Ba，Zn)的合成与表征

5．1 前言

5．2 实验部分

5．2．1 实验仪器和试剂

5．2．2 K2TiF6∶xMn4+,yM2+(M=Mg，Ca，Sr,Ba，Zn)荧光粉的制备

5．3 结果与讨论

5．3．3 ICP-AES元素含量分析

5．3．4 K2TiF6∶Mn4+(x=0．03)荧光特性分析

5．3．6 K2TiF6∶0．03Mn4+的UV-Vis分析

5．3．7 Mn4+的浓度对荧光性能的影响

5．3．7 K2TiF6∶0．03Mn4+,0．05M2+(M=Mg，Ca，Sr,Ba，Zn)荧光性能分析

5．4 结论

第六章 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间已发表的论文