新型绿转红荧光粉的合成和发光机理

摘要

自20世纪70年代初以来，太阳光谱转换就被作为一种调适太阳光以提高农作物光合成效率的有效途径。作为农业上提高太阳能利用率的重要材料，绿转红荧光粉的合成和研究具有极其重要的社会意义和经济价值。目前，光谱性质能完全满足植物生长需要的农用绿转红荧光粉的种类很少，主要是Eu2+掺杂的硫属化合物荧光粉。因此，寻求新型绿转红荧光粉一直是发光材料专家们不懈努力的追求。同时，为了环境的可持续发展，发展已知含Eu2+硫属化合物绿转红荧光粉的绿色合成技术也是发光材料研究和农用太阳能转光领域亟待解决的关键科学技术问题。
　　(1)新型绿转红荧光粉Ba2ZnS3∶Eu2+，X-(X=Cl，Br,I)的合成和发光机理
　　据报道，Ba2ZnS3∶Eu2+是一种蓝光激发、红光发射，发射光谱主峰在650 nm的红色荧光粉，被用于基于蓝光芯片的白光LED。本文首次通过引入卤素离子，显著提高了Ba2ZnS3∶Eu2+，X-(X=Cl，Br,I)荧光粉的绿光激发强度，成功地在Eu2+激活的Ba2ZnS3中实现了“绿转红”。激发光谱显示，卤素离子的半径越大，荧光粉的绿光激发强度越大。通过缺陷化学理论和晶体场理论揭示了卤化作用提高绿光激发强度的原理。经优化后，这种新型的绿转红荧光粉Ba2ZnS3∶Eu2+，I可用于农用太阳光能转换领域。
　　(2) Ba2ZnS2.82I0.18∶Eu2+，Mn2+的合成与“双转光”调控
　　通过碳热还原法合成了具有“双转光”功能的Ba2ZnS2.82I0.18∶Eu2+，Mn2+荧光粉。研究发现，通过Eu2+和Mn2+绿光激发的复合作用提高了荧光粉的绿转红效果。同时，基质对应的“紫转红”发光也获提高。通过改变Eu2+/Mn2+比可调控荧光粉的“绿转红”和“紫转红”发光。“双转光”效果最佳的Ba1.995Zn0.985S2.82I0.18∶0.5％Eu2+，1.5％Mn2+红色荧光粉是一种光谱匹配性很好的农用光能转换材料。
　　(3)中间相复分解法制备碱土金属硫化物荧光粉及复合转光材料
　　基于绿色化学原理，提出了一种新型的中间相复分解法，以硫化锌为硫源，不采用其它有毒含硫气体，通过硫氧化物中间相高温分解获得了(Ca，Sr)S∶Eu2+固溶体荧光粉。探究了Sr/Ca比对荧光粉物相组成和发光性质的影响。同时，为了克服硫化物易受潮分解的缺陷，将经表面处理后的CaS∶Eu2+红色荧光粉加入到光固化复合树脂中并制成转光夹层玻璃，从而获得了一种永久性的光谱转换装置。

目录

摘要

第1章 绪论

1．1 光能转换的原理及意义

1．2 农用复合太阳能转光材料国内外研究现状

1．2．1 转光农膜

1．2．2 转光玻璃

1．3 农用转光剂的研究现状及发展

1．3．1 转光剂的类型

1．3．2 转光剂的研究现状

1．3．3 转光剂的发展方向

1．4 含Eu2+硫属化合物绿转红荧光粉亟待解决的科学问题

1．5 论文的主要研究内容

第2章 新型绿转红荧光粉Ba2ZnS3：Eu2+，X-的合成和发光机理

2．1 实验部分

2．1．1 实验试剂

2．1．2 实验主要仪器与设备

2．1．3 实验过程

2．1．4 实验表征

2．2 结果与讨论

2．2．1 Ba2ZnS3的晶体结构及掺杂离子的取代过程

2．2．2 荧光粉的物相组成

2．2．3 卤化作用对Ba2ZnS3：Eu2+，X-荧光粉绿光激发强度的影响

2．2．4 卤化作用对Ba2ZnS3基质的影响

2．2．5 发光机理

2．2．6 应用前景

2．3 小结

第3章 Ba2ZnS2．8 2I0．1 8：Eu2+，Mn2+荧光粉的“双转光”调控

3．1 实验部分

3．1．1 实验试剂

3．1．2 实验主要仪器与设备

3．1．3 实验过程

3．1．4 实验表征

3．2 结果与讨论

3．2．1 Ba2ZnS3：Mn2+的合成与发光性质

3．2．2 Ba2ZnS3：Mn2+，I-的合成与发光性质

3．2．3 Ba2ZnS2．8 2I0．1 8：Eu2+，Mn2+的合成与“双转光’’调控

3．3 小结

第4章 中间相复分解法制备碱土金属硫化物荧光粉及复合转光材料

4．1 实验部分

4．1．1 实验试剂

4．1．2 实验主要仪器与设备

4．1．3 实验过程

4．1．4 实验表征

4．2 结果与讨论

4．2．1 碱土金属硫化物荧光粉的相组成和形貌分析

4．2．2 中间相复分解法与传统方法的比较

4．2．3 Sr／Ca固溶比对荧光粉发光性质的影响

4．2．4 转光夹层玻璃

4．3 小结

第5章 结论与展望

参考文献

附录

致谢

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