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稀土/过渡金属掺杂铝酸盐红色荧光粉的制备及发光
性能
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LiAlO_2、LiAl_5O_8基质荧光粉和固相反应法成功制备了SrAl_2O_4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Bi~(3+)离子掺杂LiAlO_2:Fe~(3+)荧光粉和Ce~(3+)离子掺杂LiAlO_2:Fe~(3+)荧光粉的荧光发光性质。研究发现Bi~(3+)离子掺杂LiAlO_2:Fe~(3+)不仅使LiAlO_2:Fe~(3+)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。Ce~(3+)离子的掺杂有助于LiAlO_2:Fe~(3+)荧光粉发光效率的提高;这表明Ce~(3+)离子与Fe~(3+)离子发生了能量传递,Ce~(3+)离子对Fe~(3+)离子起敏化作用。进一步确定了Bi~(3+),Ce~(3+)离子的最佳掺杂浓度等基本工艺参数。2.研究了B~(3+)离子掺杂对LiAl_5O_8:Fe~(3+)荧光粉发光性质的影响。与LiAlO_2:Fe~(3+)荧光粉的发光性质不同的是,LiAl_5O_8:Fe~(3+)荧光粉发出明亮的红光,其发射光谱出现蓝移。研究发现B~(3+)离子作为掺杂离子部分替代LiAl_5O_8基质中的
Al~(3+)离子,能够提高荧光粉的发光效率。研究进一步发现,B~(3+)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LiAl_5O_8;并且可以通过调整B~(3+)离子的掺杂量调节Fe~(3+)周围的晶体场,从而对
LiAl_5O_8:Fe~(3+)的发光强度进行调制。最后确定了B~(3+)离子的最佳掺杂浓度等基本工艺参数。3.分别研究了B~(3+)离子单掺杂SrAl_2O_4:Eu~(3+)荧光粉和B~(3+),Li~+离子共掺SrAl_2O_4:Eu~(3+)荧光粉对其发光性质的影响,与LiAl_5O_8:Fe~(3+)荧光粉的激发光谱相比,SrAl_2O_4:Eu~(3+)荧光粉的激发范围得到展宽。B~(3+)离子替代SrAl_2O_4基质中部分的Al~(3+)离子,也可以提高SrAl_2O_4:Eu~(3+)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SrAl_2O_4:Eu~(3+)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B~(3+)和Li~+离子的最佳掺杂浓度等基本工艺参数。
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