基于SiO-,2-核-殼結(jié)構(gòu)的三基色熒光粉制備及其發(fā)光性能研究.pdf

1、稀土發(fā)光材料是至今為止一類重要的光電功能材料，針對廣泛使用的稀土三基色熒光粉材料存在的問題，采用核-殼結(jié)構(gòu)的材料設計思想和制備技術(shù)，開展低成本高性能熒光粉材料的制備研究，對提高我國稀土資源的利用效率具有重要的意義。 本文在總結(jié)稀土發(fā)光材料的原理與發(fā)展的基礎上，提出采用核-殼結(jié)構(gòu)的材料設計思想，利用Pechini溶膠-凝膠法，以單分散SiO<,2>微球作為核層材料合成了紅色SiO<,2>@SrTiO<,3>：Pr，藍色SiO<,2

2、>@CaWO<,4>，以及綠色SiO<,2>@LaF<,3>：Ce,Tb三基色核．殼結(jié)構(gòu)的熒光材料；采用XRD，F(xiàn)E-SEM、EDS、TEM、FT-IR、PL譜等手段，對熒光粉的顆粒形貌與尺寸大小、分散狀態(tài)、包覆組分和物相種類及結(jié)構(gòu)進行了測試與表征；對Pr<'3+>，Tb<'3+>等稀土離子在核-殼結(jié)構(gòu)發(fā)光材料中的發(fā)光性質(zhì)，Ce<'3+>與Tb<'3+>之間的能量傳遞現(xiàn)象進行了重點分析，探討和分析了材料制備工藝、包覆晶相種類與結(jié)構(gòu)、核層

3、與殼層結(jié)構(gòu)狀態(tài)、以及包覆熒光粉材料發(fā)光性能之間的關聯(lián)規(guī)律。根據(jù)發(fā)光強度和材料熱處理溫度，包覆次數(shù)、前驅(qū)液中PEG濃度之間的關聯(lián)規(guī)律，獲得了適宜的包覆結(jié)構(gòu)熒光粉制備的工藝條件范圍。 通過Pechini溶膠-凝膠法，合成了以SiO<,2>為核層材料的SiO<,2>@SrTiO<,3>：Pr核-殼結(jié)構(gòu)熒光粉。結(jié)果表明，在目前工藝條件下能夠在微球SiO<,2>表面包覆上SrTiO<,3>：Pr熒光粉，包覆熒光粉保持了單分散SiO<,2>

4、微球的形貌特征；且殼層熒光粉厚度可以通過包覆次數(shù)進行調(diào)控。PL譜測試結(jié)果表明，包覆SiO<,2>@SrTiO<,3>：Pr熒光粉發(fā)出的是峰值位于615 nm的Pr<'3+>離子<'1>D<,2>→<'3>H<,4>躍遷為主的紅色光。 通過Pechini溶膠-凝膠法，合成了以SiO<,2>為核層材料的SiO<,2>@CaWO<,4>核-殼結(jié)構(gòu)熒光粉。結(jié)果表明，在目前工藝條件下能夠在微球SiO<,2>表面包覆上CaWO<,4>熒光粉

5、，核-殼結(jié)構(gòu)SiO<,2>@CaWO<,4>熒光粉表面光滑，沒有顯著團聚的球形顆粒，粒徑大致在240nm左右。PL譜測試表明，熒光粉的發(fā)光顏色為藍色，分析認為這是由WO<'2-><,4>作為獨立發(fā)光中心發(fā)出的特征發(fā)光。 通過Peehini溶膠-凝膠法，合成了以SiO<,2>為核層材料的SiO<,2>@LaFa：Ce,Tb核-殼結(jié)構(gòu)熒光粉。結(jié)果表明，包覆產(chǎn)物為球形、外表較光滑、粒徑約在300nm左右的顆粒，不過顆粒間有較明顯的團聚

6、現(xiàn)象。XRD和EDS結(jié)果表明獲得了SiO<,2>@LaF<,3>：Ce，Tb核-殼包覆結(jié)構(gòu)的熒光粉。PL譜測試結(jié)果表明，在330 nm激發(fā)下，包覆產(chǎn)物SiO<,2>@LaF<,3>：Ce，Tb出現(xiàn)了四個中心位置分別在492nm，544nm，586 nm和612 nm的主發(fā)射峰，它們分別屬于Tb<'3+>的<'5>D4→7F<,J>(J=6，5，4，3)躍遷發(fā)射．其中最強發(fā)射峰為544 nm，為綠光發(fā)射。研究表明，采用成本較低的SiO<,