稀土摻雜三基色熒光粉的制備及其發(fā)光性能研究.pdf

1、熒光粉是一種具有光致發(fā)光特性的材料，目前已成為可用于陰極射線管，等離子顯示器，探測器，白光發(fā)光二極管等領(lǐng)域的一類重要材料。由于稀土摻雜三基色熒光粉具有節(jié)能，環(huán)保，高效等優(yōu)點(diǎn)而越來越受到人們的重視。根據(jù)材料的物理化學(xué)特性，本文選取Y2O3:Eu3+，YVO4:Eu3+，GdNbO4:Tb3+，和YPO4:Yb3+分別作為三基色中的紅色、綠色和藍(lán)色熒光粉來系統(tǒng)研究它們的制備方法和發(fā)光特性。本論文的主要制備方法和結(jié)論簡述如下：
　　1、

2、采用兩步水熱加后期熱處理的方法成功制備出了Y2O3:Eu3+@Y2O3納米管狀核/殼結(jié)構(gòu)熒光粉，即首先用水熱法制備出Y(OH)3:Eu3+@Y(OH)3前驅(qū)體，然后在1000℃熱處理2 h。通過X射線衍射光譜(XRD)和掃描電子顯微鏡(SEM)表征得出，所制備的Y2O3:Eu3+@Y2O3核/殼結(jié)構(gòu)樣品具有Y2O3的晶體結(jié)構(gòu)且為納米管狀形貌。通過熒光光譜(PL)分析得出，包覆比例(殼/核的摩爾比)對Y2O3:Eu3+@Y2O3納米管狀核

3、/殼結(jié)構(gòu)熒光粉的發(fā)光性能有很大的影響。在255 nm紫外光波長的激發(fā)下，包覆比例為1/9的熒光粉在613 nm位置的發(fā)光強(qiáng)度相比未包覆時(shí)材料的發(fā)光強(qiáng)度提高了60％。由此可知，表面包覆適當(dāng)比例的Y2O3能夠明顯提高Y2O3:Eu3+紅色熒光粉發(fā)光強(qiáng)度。
　　2、通過有機(jī)添加劑輔助水熱的方法制備出了發(fā)光性能較高的YVO4:Eu3+紅色熒光粉。本文選取的有機(jī)添加劑為十二烷基硫酸鈉(SDS)，聚乙烯吡咯烷酮K30(PVP)，乙二胺四乙酸二

4、鈉(Na2EDTA)。通過 XRD和 SEM表征不同有機(jī)添加劑對YVO4:Eu3+熒光粉的晶體結(jié)構(gòu)、微觀形貌的影響，得出有機(jī)添加劑對YVO4:Eu3+熒光粉的晶體結(jié)構(gòu)雖然沒有明顯的影響，但對其微觀形貌的影響卻非常明顯。最后通過PL圖譜分析得出，以PVP為有機(jī)添加劑，利用水熱法制備的YVO4:Eu3+熒光粉紅光(620 nm)發(fā)射強(qiáng)度最大，且相比不加入任何有機(jī)添加劑時(shí)的樣品的發(fā)光強(qiáng)度提高了1.75倍。因此，以PVP有機(jī)添加劑輔助水熱制備得

5、到的粒徑在1.5-3μm的球狀顆粒YVO4:Eu3+熒光粉，不僅能夠很好的滿足工業(yè)生產(chǎn)中對熒光粉粒徑、尺寸分布范圍和涂覆性等方面要求，而且有效地提高了YVO4:Eu3+熒光粉的紅光發(fā)射強(qiáng)度。
　　3、采用傳統(tǒng)的高溫固相法制備出了不同Tb3+摻雜濃度的GdNbO4:Tb3+綠色熒光粉。熒光光譜(PL)分析表明，GdNbO4:Tb3+熒光粉的最強(qiáng)發(fā)射峰歸屬于Tb3+離子5D4→7F5電子躍遷(543 nm)的強(qiáng)綠光發(fā)射且當(dāng)Tb3+摻雜

6、濃度為20%時(shí)熒光粉的發(fā)光強(qiáng)度達(dá)到最大值，即綠色熒光粉GdNbO4:Tb3+的最佳摻雜濃度為20%。在最佳摻雜濃度的基礎(chǔ)上，于制備過程中添加助熔劑可以進(jìn)一步提高GdNbO4:Tb3+熒光粉的發(fā)光性能，尤其是以Na2SO4為助熔劑不僅可以得到分散性好、顆粒尺寸分布范圍窄的微米級鵝卵石狀顆粒，且位于543 nm處的綠光發(fā)射強(qiáng)度相比無任何助熔劑輔助時(shí)所得產(chǎn)物的發(fā)光強(qiáng)度提高了1.3倍。
　　4、利用水熱法制備出了不同Yb3+摻雜濃度的YP

7、O4:Yb3+藍(lán)色熒光粉。通過XRD和透射電子顯微鏡(TEM)表征得出所制備的樣品是具有鋯石結(jié)構(gòu)的樹葉狀顆粒。通過進(jìn)一步的PL表征得出，在275 nm紫外光波長的激發(fā)下，YPO4:Yb3+熒光粉發(fā)出位于420 nm處的歸屬于電荷轉(zhuǎn)換態(tài)(CTS)→2F5/2的強(qiáng)發(fā)射峰和一條位于620 nm(CTS→2F5/2)處的弱發(fā)射峰。當(dāng)Yb3+摻雜濃度為1%時(shí)，強(qiáng)發(fā)射峰的峰值達(dá)到最大且色純度高達(dá)83%，說明YPO4:Yb3+熒光粉可以作為稀土摻雜三