基于ZnGa2O4摻雜的納米熒光粉制備及其光學(xué)性能研究.pdf

1、隨著人們對(duì)白光照明光源需求量的日益增加，與此同時(shí)對(duì)世界能源和環(huán)境提出了嚴(yán)峻的考驗(yàn)。白光LED因其具有優(yōu)于傳統(tǒng)的照明光源優(yōu)異的特性，擁有非常強(qiáng)大的競(jìng)爭(zhēng)力和廣闊的應(yīng)用市場(chǎng)。目前為止，白光LED最主導(dǎo)的實(shí)現(xiàn)方法是由近紫外光或是紫外光LED芯片與能被其激發(fā)的藍(lán)色、綠色、紅色三基色熒光粉混合而成。因此，熒光粉的性能對(duì)白光LED的光學(xué)特性起著決定性作用。ZnGa2O4作為一種新型材料，具有尖晶石型結(jié)構(gòu)，在發(fā)光方面表現(xiàn)出優(yōu)異的熒光特性。ZnGa2O4

2、本身具有自激發(fā)藍(lán)色發(fā)光屬性，加之特殊的晶體結(jié)構(gòu)，因此可以作為良好的發(fā)光材料基質(zhì)。本文選擇ZnGa2O4作為熒光粉發(fā)光材料基質(zhì)，分別選用微波檸檬酸三鈉輔助法和微波離子交換法合成ZnGa2O4納米熒光粉并摻雜稀土離子Eu3+離子，首次將碳量子點(diǎn)(CDs)與ZnGa2O4進(jìn)行復(fù)合，制備了CDs/ZnGa2O4復(fù)合熒光粉，并對(duì)其光學(xué)性能和催化性能進(jìn)行了研究，實(shí)驗(yàn)所得熒光粉樣品均具有非常高的發(fā)光效率和較寬的處于近紫外區(qū)的激發(fā)光譜。利用XRD和SE

3、M對(duì)熒光粉樣品的晶體結(jié)構(gòu)和表觀形貌進(jìn)行了表征，并對(duì)晶體結(jié)構(gòu)和熒光特性的關(guān)系做了進(jìn)一步的分析和研究。本文研究工作的主要內(nèi)容如下:
　　1)采用微波檸檬酸三鈉輔助法分別合成了一系列CDs單摻雜，Eu3+單摻雜和Eu3+/CDs共摻雜ZnGa2O4熒光粉。在Eu3+單摻雜ZnGa2O4熒光粉樣品中，得到Eu3+的最優(yōu)摻雜量為8 mol％，最優(yōu)的煅燒溫度為600℃，實(shí)驗(yàn)所得紅色熒光粉在光色和色坐標(biāo)均與商用紅色熒光粉接近，并且相較于商用紅色

4、的熒光粉，價(jià)格更便宜，性質(zhì)更穩(wěn)定;CDs的摻雜能夠明顯增強(qiáng)ZnGa2O4熒光粉藍(lán)光發(fā)射，且最優(yōu)用量為6.5 mol％，隨著CDs用量的增加，發(fā)射峰的位置逐漸紅移;CDs/Eu3+共摻雜ZnGa2O4熒光粉的激發(fā)光譜的范圍是250-450 nm的近紫外區(qū)和紫外區(qū)的寬帶激發(fā)，并通過(guò)改變Eu3+和CDs的加入量實(shí)現(xiàn)了發(fā)光顏色從藍(lán)光到白光區(qū)，再到紅光的變化。通過(guò)對(duì)熒光粉晶體結(jié)構(gòu)和熒光特性的分析，論述了CDs敏化Eu3+離子發(fā)射的機(jī)理。因此，這種

5、熒光粉可以作為潛在的能有效被近紫外光和藍(lán)光激發(fā)的白光LED用單一基質(zhì)熒光粉。
　　2)采用微波離子交換法制備了CDs摻雜的ZnGa2O4熒光粉，研究了其光學(xué)和光催化性能。與上述方法制備的熒光粉不同，用離子交換法得到的CDs/ZnGa2O4熒光粉的發(fā)射峰的位置位于540 nm處的綠光區(qū)，且其在λex=467nm，λem=540 nm處具有長(zhǎng)持續(xù)發(fā)光性能，持續(xù)發(fā)光時(shí)間長(zhǎng)達(dá)30min以上。此外，通過(guò)對(duì)CDs/ZnGa2O4熒光粉催化降解