銪摻雜磷酸鹽紅色熒光粉的合成、表征及其熱過程動(dòng)力學(xué)研究.pdf

1、近幾年來，因其具有易合成、低成本、以及在很大的溫度范圍內(nèi)具有很高的熱化學(xué)穩(wěn)定性的優(yōu)勢(shì)，稀土離子摻雜的堿土金屬磷酸鹽熒光粉被認(rèn)為是一種重要的、被廣泛用于近紫外光激發(fā)的、白光LEDs用的熒光粉。由于目前近紫外光激發(fā)白光LEDs所用三基色熒光粉中的紅光熒光粉不能有效的吸收近紫外光，發(fā)光不夠強(qiáng)，從而影響白光LEDs的顯色性和發(fā)光效率，因此，對(duì)近紫外光激發(fā)的銪摻雜紅色熒光粉進(jìn)行相關(guān)的研究，提高紅色的色純及發(fā)光強(qiáng)度，對(duì)于促進(jìn)紫外光激發(fā)三基色白光LE

2、Ds的發(fā)展及實(shí)用化具有重要意義。本文在文獻(xiàn)調(diào)研的基礎(chǔ)上，切入上述的領(lǐng)域進(jìn)行了一些相關(guān)的研究。先采用低熱固相法合成了四種紅色熒光粉的前軀體。在820℃下焙燒上述前軀體3h后得到了四種紅色熒光粉，即:(AMgPO4)1.00-x∶Eu3+x(A=Li+,Na+,K+)、(NaMgPO4)0.98-x∶Eu3+0.02,Al3+、(NaMgPO4)0.98-x/3∶Eu3+0.02，Na+x、(LiMgPO4)0.98-x∶Eu3+0.02，

3、Al3+x。利用X-射線衍射儀、TG/DTG、掃描電鏡以及熒光光譜對(duì)上述四種熒光粉的前軀體及焙燒終產(chǎn)物進(jìn)行了表征。本論文的主要成果及創(chuàng)新性如下:
　　1.用X-射線衍射儀測(cè)定這四種終產(chǎn)物的XRD圖譜。經(jīng)分析XRD圖譜發(fā)現(xiàn)這四種熒光粉均是一個(gè)混雜晶系基本上是以AMgPO4(A=Li+，Na+，K+)為主相，以EuPO4、A3PO4(A=Li+，Na+，K+)或者AlPO4為次相。而且主相LiMgPO4和KMgPO4為正交晶系，NaM

4、gPO4為單斜晶系。次相，AlPO4和EuPO4為單斜晶系，Na3PO4也為正交晶系。另外，還發(fā)現(xiàn)摻入Eu3+、 Al3+和Na+對(duì)XRD圖譜的出峰位置和峰形沒有大的影響。
　　2.用熱重儀測(cè)定三種AMgPO4)0.94∶Eu3+0.06(A=Li，Na，K)前軀體的TG/DTG曲線，并分析了它們前驅(qū)體的熱分解過程?；赥G/DTG數(shù)據(jù)對(duì)上述三種前軀體的熱分解過程進(jìn)行了等轉(zhuǎn)化率非等溫動(dòng)力學(xué)研究，發(fā)現(xiàn)三種前驅(qū)體的熱分解過程均是一步失

5、重過程。用OFWI及KASI法來計(jì)算活化能Ea，并得出活化能的平均值、再用Masterplots法得出最概然機(jī)理函數(shù)g(α）和用DTG峰值溫度法計(jì)算指前因子A。研究的結(jié)果表明，三種前驅(qū)體的熱分解過程的機(jī)理是相同的，都屬于假定隨機(jī)成核隨后生長(zhǎng)機(jī)理，所對(duì)應(yīng)的機(jī)理函數(shù)方程分別是:g(α)=[-ln（1-α）]4.04，g(α)=[-ln(1-α)]4.8，g(α)=[-ln（1-α）]3.8。
　　3.從SEM圖發(fā)現(xiàn)，經(jīng)820℃高溫煅燒

6、后樣品已經(jīng)燒結(jié)，沒有固定形貌。
　　4.用熒光光譜儀分析了四種熒光粉的熒光光譜，經(jīng)分析熒光光譜圖發(fā)現(xiàn):(1)就(AMgPO4)1.00-x∶Eu3+x(A=Li+，Na+，K+)熒光粉而言，在三種陽(yáng)離子中，Na+不僅提供最強(qiáng)的熒光發(fā)射，而且產(chǎn)生了電偶極主導(dǎo)的躍遷，進(jìn)而獲得最紅的發(fā)光。本章的工作發(fā)現(xiàn)了Na+離子誘導(dǎo)能量在Eu3+離子5D0-7F1及5D0-7F2兩個(gè)躍遷中進(jìn)行再分配，從而獲得電偶極主導(dǎo)的躍遷。因此，相較于LiMgPO

7、4和KMgPO4，NaMgPO4是最佳的基質(zhì)。在這三種基質(zhì)中，Eu3+離子的最佳摻雜物質(zhì)的量濃度分別為6，8，10％。(NaMgPO4)0.94∶Eu3+0.06的色坐標(biāo)值表明，其具有用作近紫外激發(fā)白光LED紅色發(fā)光成分的潛力。因此，NaMgPO4是最佳的基質(zhì)。(2)對(duì)(NaMgPO4)0.98-x∶ Eu3+0.02，Al3+x來說，試驗(yàn)結(jié)果表明，Al3+離子摻雜濃度與發(fā)射光強(qiáng)度及應(yīng)力關(guān)系的兩條曲線均是Gaussian曲線，且發(fā)射光強(qiáng)

8、度及Al3+離子引發(fā)的應(yīng)力之間有著高度的相關(guān)性。換言之，Eu3+離子的發(fā)射光強(qiáng)度隨著應(yīng)力的增大而增強(qiáng)。討論了應(yīng)力增強(qiáng)發(fā)光的機(jī)理，該機(jī)理可歸屬為應(yīng)力誘導(dǎo)化學(xué)鍵產(chǎn)生缺陷，使Eu3+離子去團(tuán)聚化，且使因猝滅而造成的發(fā)光損失最小化。此外，(NaMgPO4)0.98-x∶Eu3+0.02，Al3+x熒光粉是電偶極主導(dǎo)躍遷的紅色熒光粉。Al3+離子的最佳摻雜量是9％。應(yīng)用做近紫外激發(fā)白光LED紅色發(fā)光熒光粉方面，最佳摻雜量所對(duì)應(yīng)的(NaMgPO4)

9、0.89∶Eu3+0.02，Al3+0.09熒光粉具有很強(qiáng)的潛力。(3)對(duì)(NaMgPO4)0.98-x/3∶ Eu3+0.02，Na+x進(jìn)行了相關(guān)的研究，結(jié)果表明，Na+對(duì)發(fā)射光的強(qiáng)度(615nm)及R(5D0→7F2峰與5D0→7F1峰的強(qiáng)度比)的摻雜效應(yīng)正好相反。前者是正的效應(yīng)，而后者是負(fù)的效應(yīng)。不過，所有樣品的R值均大于1。另外，樣品的R值的差異太小，不足以影響樣品的色坐標(biāo)值。Na+的最佳摩爾濃度是3％，其所對(duì)應(yīng)的樣品是(NaM

10、gPO4)0.97∶Eu3+0.02，Na+0.03，該樣品具有用作近紫外激發(fā)白光LED紅色發(fā)光熒光粉的潛質(zhì)。(4)對(duì)LiMgPO4∶Eu3+，Al3+熒光粉的研究獲悉，Al3+不僅增強(qiáng)樣品的熒光強(qiáng)度，而且也影響樣品的色坐標(biāo)值，從而獲得更紅的顏色。Al3+最佳的摩爾濃度為8％，且(LiMgPO4)0.90∶Eu3+0.02，Al3+0.08發(fā)射峰的積分面積是(LiMgPO4)0.90∶Eu3+0.02LiMgPO4∶Eu3+0.02的5