硅基氧-氮化物熒光材料的合成及高穩(wěn)定疏水改性的研究.pdf

1、進(jìn)入21世紀(jì)，由于越來越嚴(yán)重的環(huán)境污染和能源危機(jī)，使得現(xiàn)代人們節(jié)能環(huán)保的愿望更加迫切。LEDs固態(tài)照明技術(shù)作為主流的現(xiàn)代照明技術(shù)，由于其低能耗、高穩(wěn)定性及長壽命等優(yōu)點(diǎn)使其一經(jīng)發(fā)現(xiàn)后就迅速占領(lǐng)了照明市場?，F(xiàn)代LEDs固態(tài)照明技術(shù)中常用的組合就是將InGaN藍(lán)光芯片與YAG黃粉組合發(fā)出白光，但是這種組合的白光中由于缺少紅光波段導(dǎo)致顯色指數(shù)較低，不能滿足人們對照明越來越高的各種要求。一般采用在上述的組合中加入紅、綠色熒光粉以提高顯色指數(shù)。因此

2、新型熒光材料作為LEDs固態(tài)照明技術(shù)中重要的光轉(zhuǎn)換材料受到了廣大學(xué)者的青睞。其中硅基氧/氮化物熒光材料由于其高量子效率、高化學(xué)穩(wěn)定性以及較好的熱淬滅及熱衰性能備受學(xué)者關(guān)注。硅基氧/氮化物熒光材料由于其結(jié)構(gòu)內(nèi)的[SiN4]、[SiO4]以及[SiON3]等結(jié)構(gòu)交聯(lián)形成穩(wěn)定的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)導(dǎo)致其晶格內(nèi)的晶格場作用力的多樣性，從而使其發(fā)光波段可涵蓋整個可見光區(qū)。
　　基于LEDs用的硅基氧/氮化物熒光材料的這些優(yōu)點(diǎn)，我們主要研究了硅基氧/

3、氮化物熒光材料的合成及高穩(wěn)定性疏水改性，具體可以分為六章。
　　第一章是緒論，著重介紹了照明技術(shù)的發(fā)展、發(fā)光、稀土摻雜的發(fā)光材料、稀土離子間的能量輸運(yùn)及傳遞、白光LED常用的熒光材料與合成方法以及論文的寫作思路與主要內(nèi)容。在介紹白光LED常用的熒光材料時，介紹了鋁酸鹽與硅酸鹽，其中著重介紹了（氧）氮化物熒光材料及其常用合成方法。
　　第二章介紹了La-Si-O-N體系熒光材料合成方法的改進(jìn)及La2Si6O3N8體系內(nèi)稀土摻雜

4、發(fā)光性質(zhì)的研究，詳細(xì)地介紹了以硅粉直接氮化制備稀土摻雜的La2Si6O3N8熒光體系并研究了其體系內(nèi)的Ce3+與Tb3+能量傳遞現(xiàn)象。通過Dexter能量傳遞擬合機(jī)理分析，我們得出了La2Si6O3N8晶格內(nèi)的Ce3+與Tb3+能量傳遞是通過多極子作用機(jī)理中的偶極子-偶極子作用機(jī)理進(jìn)行的，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，La2-x-ySi6O3N8∶Ce3+&Tb3+(x=0.2，y=0.5)熒光材料內(nèi)的能量傳遞效率達(dá)到了70％。接著我們將硅粉直接氮化制備硅

5、基氧氮化物熒光材料的方法進(jìn)行了推廣，成功在相對較低的溫度1500℃氨氣氣氛下制備了Ce3+摻雜的L4Si2O7N2(L=La,Y,Lu)、Ce3+摻雜的La5Si3O12N及Ce3+摻雜的LaSiO2N藍(lán)綠色熒光材料。
　　第三章介紹了以金屬碳化物與氧化物制備硅基氮化物Sr2Si5N8∶Eu2+、Ca2Si5N8∶Eu2+及CaSrSi5N8∶Eu2+固溶體相三種紅色熒光材料及其發(fā)光性能研究。詳細(xì)地介紹了Sr/Si比例、煅燒溫度、

6、反應(yīng)氣氛、稀土Eu2+的摻雜量、原料的選擇、同族陽離子摻雜等因素對以金屬碳化物與氧化物制備這三種硅基氮化物熒光材料的發(fā)光性能、物相及微觀結(jié)構(gòu)的影響。
　　第四章介紹了以聚二甲基硅氧烷對氮化物熒光粉Sr2Si5N8∶Eu2+及硅酸鹽熒光粉Ba2SiO4∶Eu2+表面包覆的高穩(wěn)定性疏水改性研究。詳細(xì)研究了高溫高濕高壓條件下Sr2Si5N8∶Eu2+紅粉及Ba2SiO4∶Eu2+綠粉的穩(wěn)定性，研究發(fā)現(xiàn)這兩種熒光材料穩(wěn)定性下降與嚴(yán)重的光衰

7、主要來自于晶格和發(fā)光中心的氧化。接著著重介紹了利用正硅酸四乙酯和聚二甲基硅氧烷水解聚合反應(yīng)在硅基（氧）氮化合物熒光粉表面形成疏水層的機(jī)理。實(shí)驗(yàn)成功地在這兩種熒光粉表面形成了無定型的納米硅氧化合物疏水層，此包覆層之所以具有疏水性就是包覆層中的-CH3的存在，而未經(jīng)修飾的熒光材料在空氣中長時間放置會在表面形成無定型的M-Si-O-N層親水層。在此無定型的納米疏水層的保護(hù)下，熒光粉的穩(wěn)定性得到了很大的提升，即使在100-150℃的反應(yīng)釜中相對

8、于原位的熒光粉仍能保持較好的穩(wěn)定性。
　　第五章介紹了以氯硅烷氨解熱解形成的無機(jī)納米顆粒對硅酸鹽熒光粉Ba2SiO4∶Eu2+表面修飾的高穩(wěn)定性疏水改性研究。詳細(xì)介紹了利用甲基二氯硅烷與二甲基二氯硅烷在氨氣氣氛下的氨解及熱解在硅氧化合物熒光粉表面形成疏水層的機(jī)理。實(shí)驗(yàn)成功地在Ba2SiO4∶Eu2+熒光粉顆粒表面形成了大約20-40nm無定型的無機(jī)納米硅碳氧化合物疏水層，此修飾層之所以具有疏水性就是修飾層中的-CH3的存在。在此無