硅酸鹽基磷光體的制備、表征及性能研究.pdf

1、硅酸鹽磷光體是一類重要的光致發(fā)光材料，具有優(yōu)異的化學(xué)物理性能和抗紫外輻射性能，成為近年來國內(nèi)外學(xué)者們研究的熱點(diǎn)。但是大部分硅酸鹽磷光體的發(fā)光效率和余輝時(shí)間有待改進(jìn)，故離產(chǎn)業(yè)化還有一定的差距，有必要通過研究組成變化進(jìn)一步提高其發(fā)光性能。此外，合成硅酸鹽磷光體主要采用的是傳統(tǒng)的固相混料高溫煅燒法，存在能耗高和因混料帶來性能不穩(wěn)定等固有缺陷，而且合成產(chǎn)物的粒徑和形貌有待進(jìn)一步改善。同時(shí)，如何開發(fā)非金屬離子激活的硅酸鹽磷光體，對于拓寬硅酸鹽基磷

2、光體的應(yīng)用范圍也具有重要意義。本文通過吸收磷光體材料相關(guān)機(jī)理和制備技術(shù)的最新研究結(jié)果，致力于探索組成關(guān)系和合成方法，制備出性能優(yōu)越且形貌可控的硅酸鹽磷光體。論文中詳細(xì)地研究了堿土金屬硅酸鹽磷光體各組分對其發(fā)光性能的影響，開發(fā)了不同的濕化學(xué)法制備高性能磷光體，探索了溫度、催化劑、合成方法及產(chǎn)物形貌等因素與磷光體發(fā)光性能的關(guān)系，并采用熱重-差熱分析(TG-DTG)、X-射線衍射(XRD)、熒光光譜(PL)、傅立葉變換紅外光譜(FT-IR)、

3、掃描電鏡(SEM)、透射電鏡(TEM)等表征手段對產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)進(jìn)行了分析。具體研究內(nèi)容和結(jié)果如下： 1.在基質(zhì)Sr2MgSi2O7中，RE3+(RE=Ce,Nd,Gd)可有效地把能量傳遞給發(fā)光中心Eu2+。本論文通過系統(tǒng)地研究堿土含鎂硅酸鹽磷光體的組成關(guān)系，探討了磷光體各組分對其發(fā)光性能的影響。結(jié)果表明，通過改變SrO與SiO2的比率，基質(zhì)組成的變化引起磷光體發(fā)射光譜位置和發(fā)射峰強(qiáng)度的變化；RE3+(RE=Ce,Nd,Gd)

4、作為共摻雜的稀土離子對磷光體各個(gè)方面性能有著積極的影響，來自RE3+的能量傳遞是提高磷光體發(fā)光性能關(guān)鍵所在。這就為研究堿土硅酸鹽磷光體在紫外可見激發(fā)下的發(fā)光機(jī)理、改善商用硅酸鹽磷光體的發(fā)光性能打下了基礎(chǔ)。 2.為了克服傳統(tǒng)制備方法帶來的固有缺陷，本論文嘗試納米包覆法和共沉淀法合成了堿土金屬硅酸鹽超細(xì)磷光體，并研究了樣品的發(fā)光性能。研究結(jié)果表明：兩種方法合成的磷光體在發(fā)光強(qiáng)度和余輝性能方面都有明顯的提高。采用納米包覆法制備的前驅(qū)物

5、具有核殼結(jié)構(gòu)形貌，對這種特殊結(jié)構(gòu)的形成過程作了推斷，并通過多方面分析肯定了這種形貌前驅(qū)物對于合成Sr3MgSi2O8:Eu2+，Dy3+磷光體在各個(gè)方面性能的促進(jìn)作用；APTES共沉淀法制備的Sr2MgSi2O7:Eu2+，Dy3+硅酸鹽磷光體具有可直接應(yīng)用的超細(xì)顆粒度，而作為制備前驅(qū)物的硅源，APTES其特殊的厭水親油性決定了合成出磷光體的優(yōu)越性能。 3.進(jìn)一步考察了形貌控制對于硅酸鹽磷光體發(fā)光性能的影響，基于范德華力和氫鍵作

6、用力的特點(diǎn)，本論文通過改進(jìn)的溶膠凝膠法，制備了微米級球形磷光體。研究結(jié)果表明：微米級球形顆?？梢院苡行Ц纳屏坠怏w的發(fā)光性能；通過改變制備前驅(qū)物中氨水的量可以在一定程度上控制球形顆粒的大?。欢^續(xù)增加氨水的量，可以實(shí)現(xiàn)從Sr2MgSi2O7到Sr3MgSi2O8基質(zhì)晶格的轉(zhuǎn)變，從而引起了光譜和余輝性能各方面的變化。 4.為了突破光譜位置方面的局限性，又兼顧硅酸鹽磷光體基質(zhì)的優(yōu)點(diǎn)，針對硅鋁酸鹽磷光體材料的研究逐漸成為該領(lǐng)域的熱點(diǎn)之一

7、。本論文采用醇鹽水解溶膠凝膠法分別制備了SrAl2Si2O8:Eu2+,Dy3+磷光體與Sr2Al2SiO7:Ce3+,Tb3+磷光體，對比高溫固相法合成磷光體，發(fā)光性能有顯著的提高。特別是Sr2Al2SiO7:Ce3+,Tb3+白色磷光體，其顆粒形貌呈準(zhǔn)球形，同時(shí)可以通過調(diào)節(jié)濃度觀察到Tb3+和Ce3+之間的能量傳遞。 5.為了進(jìn)一步拓寬硅酸鹽基磷光體的理論研究深度和應(yīng)用范圍，本論文研究了非金屬離子激活的無定型二氧化硅發(fā)光球體