稀土摻雜磷酸鑭發(fā)光材料的制備與發(fā)光性能研究.pdf

1、LED因具有節(jié)能、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)被譽(yù)為21世紀(jì)新一代綠色照明光源，稀土摻雜的磷酸鹽發(fā)光材料具有發(fā)光效率高、穩(wěn)定性好等優(yōu)良特性，在白光LED和顯示等領(lǐng)域具有重要應(yīng)用價(jià)值。單斜晶型獨(dú)居石結(jié)構(gòu)的磷酸鑭（LaPO4）具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性、低的聲子能量和豐富的陽(yáng)離子格位，是一種優(yōu)良的稀土發(fā)光材料的基質(zhì)材料。本文開(kāi)展Ce3+和Tb3+摻雜以及Ce3+/Tb3+和Tb3+/Eu3+共摻雜的磷酸鑭熒光粉的合成方法、發(fā)光性能及其在白光LED中應(yīng)用的研究，主要

2、研究工作如下：
　?。?）采用高溫固相法合成La0.85-xPO4:xCe3+,0.15Tb3+粉體，研究了稀土摻雜濃度、煅燒溫度、煅燒時(shí)間以及助熔劑等工藝條件對(duì)熒光粉晶型結(jié)構(gòu)、顆粒形貌和發(fā)光性能的影響。結(jié)果表明，在1250℃煅燒2 h得到的La0.85-xPO4:xCe3+,0.15Tb3+粉體為尺寸均勻、表面光滑的球形顆粒，粒徑約為0.8~1.0μm。在LaPO4:Ce3+,Tb3+熒光粉中存在Ce3+→Tb3+的能量傳遞，當(dāng)

3、Ce3+與Tb3+摻雜離子濃度比為2:1時(shí)，Tb3+的發(fā)光強(qiáng)度最強(qiáng)。加入K2CO3、Na2CO3及Li2CO3作為助熔劑后不僅能夠降低反應(yīng)溫度，還能夠提高粉體的結(jié)晶度和發(fā)光強(qiáng)度，其中Li2CO3的效果最好。
　　（2）以(NH4)2HPO4為沉淀劑，采用共沉淀法制備出 La1-3xPO4:2xCe3+,xTb3+納米粉體，研究了溶液pH對(duì)La1-3xPO4:2xCe3+,xTb3+前驅(qū)體的晶型結(jié)構(gòu)、顆粒形貌及發(fā)光性能的影響，并探討

4、了不同pH值條件下前驅(qū)體的生長(zhǎng)過(guò)程。結(jié)果表明，通過(guò)調(diào)節(jié)溶液pH值制備出了納米線、納米棒和納米球等不同形貌的前驅(qū)體顆粒。經(jīng)1100℃煅燒2 h可得到高結(jié)晶度的LaPO4:Ce3+,Tb3+納米粉體，其具有良好的發(fā)光性能。采用聚乙二醇作為分散劑有助于獲得分散程度高、表面缺陷少的晶粒。
　?。?）采用微波輔助共沉淀法低溫快速合成LaPO4:Ce3+,Tb3+納米粉體，研究了微波煅燒溫度對(duì)粉體晶型結(jié)構(gòu)、顆粒形貌及發(fā)光性能的影響。研究發(fā)現(xiàn)，

5、前驅(qū)體在700℃微波煅燒時(shí)發(fā)生晶型結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，在900℃煅燒1 h后生成結(jié)晶程度高、分散性能好的光滑球形顆粒，采用微波輔助共沉淀法大幅度降低了共沉淀法的煅燒溫度和煅燒時(shí)間。將本法制得的納米粉體作為原料，進(jìn)行了 LaPO4:Ce3+,Tb3+發(fā)光陶瓷的制備，發(fā)光陶瓷具有較好的化學(xué)穩(wěn)定性和發(fā)光性能，在陶瓷照明燈具和LED光轉(zhuǎn)換新型材料等方面具有廣闊的應(yīng)用前景。
　　（4）采用微波輔助共沉淀法制備出La1-x-yPO4:xTb3+,yEu

6、3+納米粉體，系統(tǒng)研究了不同Tb3+、Eu3+摻雜濃度對(duì)發(fā)光性能的影響。研究表明，Tb3+、Eu3+離子單摻的熒光粉在紫外光激發(fā)下分別呈綠光和紅光發(fā)射，在 Tb3+和Eu3+離子共摻的La1-x-yPO4:xTb3+,yEu3+粉體中存在 Tb3+→Eu3+的能量傳遞，可以通過(guò)改變 Tb3+和Eu3+的摻雜濃度來(lái)調(diào)節(jié)各發(fā)射峰的峰強(qiáng)比，進(jìn)而調(diào)控?zé)晒夥鄣陌l(fā)光顏色變化，并且實(shí)現(xiàn)了單一基質(zhì)的白光發(fā)射。La1-x-yPO4:xTb3+,yEu3+