稀土/过渡金属掺杂铝酸盐红色荧光粉的制备及发光性能

摘要

铝酸盐体系荧光粉具有量子转化效率高、显色性好、激发范围宽以及发射光在可见范围等优点,成为荧光材料研究的热点之一。目前,研究铝酸盐基蓝、绿色荧光体的较多,但是对铝酸盐基红色荧光体的研究较少。单纯掺杂激活剂的红色发光效率不高、亮度不够理想,在这种情况下,一般需要添加辅助激活剂。本文在总结前人的基础上,通过离子掺杂进一步提高和改善铝酸盐基红色荧光体的发光性能。
　　本论文采用溶液辅助煅烧法成功合成了LiAlO2、LiAl5O8基质荧光粉和固相反应法成功制备了SrAl2O4基质荧光粉。并利用X射线衍射仪(XRD),电子扫描电镜(SEM)和荧光光谱分光度计(PL)等分析测试仪器,对样品的荧光发光性能、物相、颗粒的大小、形貌及制备工艺进行研究,主要研究包括以下三个方面的内容:
　　1.分别研究了Bi3+离子掺杂LiAlO2:Fe3+荧光粉和Ce3+离子掺杂LiAlO2:Fe3+荧光粉的荧光发光性质。研究发现Bi3+离子掺杂LiAlO2:Fe3+不仅使LiAlO2:Fe3+的发光效率得到了提高,而且使得荧光发光光谱的范围得到一定的展宽。Ce3+离子的掺杂有助于LiAlO2:Fe3+荧光粉发光效率的提高;这表明Ce3+离子与Fe3+离子发生了能量传递,Ce3+离子对Fe3+离子起敏化作用。进一步确定了Bi3+,Ce3+离子的最佳掺杂浓度等基本工艺参数。
　　2.研究了B3+离子掺杂对LiAl5O8:Fe3+荧光粉发光性质的影响。与LiAlO2:Fe3+荧光粉的发光性质不同的是,LiAl5O8:Fe3+荧光粉发出明亮的红光,其发射光谱出现蓝移。研究发现B3+离子作为掺杂离子部分替代LiAl5O8基质中的Al3+离子,能够提高荧光粉的发光效率。研究进一步发现,B3+离子在反应中不仅可以起到降低温度,还可以作为结构调整剂形成更纯的LiAl5O8;并且可以通过调整B3+离子的掺杂量调节Fe3+周围的晶体场,从而对LiAl5O8:Fe3+的发光强度进行调制。最后确定了B3+离子的最佳掺杂浓度等基本工艺参数。
　　3.分别研究了B3+离子单掺杂SrAl2O4:Eu3+荧光粉和B3+,Li+离子共掺SrAl2O4:Eu3+荧光粉对其发光性质的影响,与LiAl5O8:Fe3+荧光粉的激发光谱相比,SrAl2O4:Eu3+荧光粉的激发范围得到展宽。B3+离子替代SrAl2O4基质中部分的Al3+离子,也可以提高SrAl2O4:Eu3+的发光强度;研究还发现,通过进一步掺杂Li+离子还可以提高SrAl2O4:Eu3+荧光粉的发光强度;并对发光强度的提高进行了发光机理解释。最后,分别确定了B3+和Li+离子的最佳掺杂浓度等基本工艺参数。

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第1章 引 言

1.1 发光材料及其分类

1.2 发光材料的制备方法

1.3 红色荧光材料的研究进展

1.4 研究的内容和目的

第2章 发光的相关物理理论

2.1 发光的位形坐标模型

2.2 能量传递

2.3 相关离子的能级结构

第3章 LiAlO2:Fe3+,M(M=Bi3+,Ce3+)荧光粉的制备及发光性能研究

3.1 前言

3.2 LiAlO2:Fe3+,M(M=Bi3+,Ce3+)荧光粉的制备

3.3 LiAlO2:Fe3+,M(M=Bi3+,Ce3+)荧光粉的发光性能研究

3.4 小结

第4章 LiAl5O8:Fe3+荧光粉的制备及发光性能研究

4.1 前言

4.2 LiAl5O8:Fe3+荧光粉的制备

4.3 B3+掺杂对LiAl5O8:Fe3+荧光粉发光强度的影响

4.4 小结

第5章 SrAl2O4:Eu3+荧光粉的制备及发光性能研究

5.1 前言

5.2 SrAl2O4:Eu3+荧光粉的制备

5.3 B3+，Li+共掺对SrAl2O4:Eu3+荧光粉发光强度的影响

5.4 小结

总结与展望

参考文献

致谢

个人简历、在学习期间发表的学术论文及研究成果