Mn 4+ 激活氟化物紅色熒光粉的制備及性能優(yōu)化
發(fā)布時(shí)間：2021-07-15 16:08
LED目前已經(jīng)取代了傳統(tǒng)的白熾燈等成為新一代的主流照明光源。優(yōu)異的LED用紅色熒光粉是LED發(fā)光質(zhì)量的決定因素之一,故對(duì)LED用紅色熒光粉的選擇與制備及性能的優(yōu)化尤為重要。Mn4+激活的氟化物紅色熒光粉在460 nm附近有較寬的藍(lán)色激發(fā)峰,可以很好地與商用LED藍(lán)色芯片相匹配;又其在636 nm附近有尖銳的紅色窄帶發(fā)射,不與黃色熒光粉發(fā)生重吸收現(xiàn)象,故是較為理想的LED用紅色熒光粉。但Mn4+激活的氟化物紅色熒光粉存在著幾個(gè)亟需解決的問題,首先是其發(fā)光性能易受到制備方法的影響,不同工藝條件得到的熒光粉發(fā)光強(qiáng)度不同;其次耐水性差,遇水易分解;最后相較于商用的綠色、黃色熒光粉發(fā)光強(qiáng)度較差。為了解決這些問題,我們采用不同制備方法合成了氟化物紅色熒光粉,確定了最佳工藝條件;在此基礎(chǔ)上,對(duì)K2TiF6:Mn4+熒光粉耐水性進(jìn)行改善,對(duì)K2SiF6:Mn4+熒光粉發(fā)光強(qiáng)度進(jìn)行優(yōu)化。研究?jī)?nèi)容和結(jié)果如下:1.分別采用水熱法、共沉...
【文章來源】：蘭州理工大學(xué)甘肅省
【文章頁(yè)數(shù)】：85 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【部分圖文】：
-1用藍(lán)光LED和熒光粉產(chǎn)生白光的不同方法[20]；根據(jù)LED中采用的熒光粉，白光的產(chǎn)生方法可以概括為三種
Mn4+激活氟化物紅色熒光粉的制備及性能優(yōu)化61.4.1Mn4+激活氟化物紅色熒光粉發(fā)光特性及優(yōu)缺點(diǎn)如圖1.4-1所示，Mn4+激活的氟化物紅色熒光粉由于八面體晶體場(chǎng)中Mn4+的4A2g→4T1g和4A2g→4T2g的電子躍遷，在360nm與464nm附近存在兩個(gè)寬的激發(fā)帶；由于2Eg→4A2g的電子躍遷，在636nm附近有尖銳的紅色發(fā)射峰[86]。它的激發(fā)光譜位于藍(lán)光的區(qū)域，可以很好地與藍(lán)色LED芯片相匹配，且在636nm紅光附近有窄帶發(fā)射，可以避免與黃色熒光粉發(fā)生重吸收現(xiàn)象[14]，是理想的LED用紅色熒光粉[87-90]。與稀土摻雜的氮化物和氧化物紅色熒光粉如CaAlSiN3:Eu2+，LuVO4:Eu3+等[91-94]相比較，A2MF6:Mn4+氟化物紅色熒光粉具有優(yōu)異的發(fā)光性能和良好的熱穩(wěn)定性，在室溫下也表現(xiàn)出優(yōu)異的紅色發(fā)射，且合成過程簡(jiǎn)單，合成條件不苛刻，不涉及稀土原材料的使用故成本低廉[95-97]。圖1.4-1BaTiOF4:Mn4+的激發(fā)發(fā)射光譜圖[86]雖然Mn4+激活的氟化物紅色熒光粉由于其優(yōu)異的發(fā)光性能是目前較為理想的LED用紅色熒光粉，但是它還存在幾個(gè)缺點(diǎn)亟需克服。首先Mn4+摻雜氟化物熒光粉的發(fā)光性能受制備方法的影響嚴(yán)重，不同的工藝條件得到的熒光粉發(fā)光強(qiáng)度不同，故對(duì)于合成方法的探究一直受到人們的廣泛關(guān)注。其次Mn4+摻雜氟化物熒光粉固有的耐濕性較差，[MnF6]2-基團(tuán)對(duì)濕度極其敏感，在氟化物熒光粉的降解過程中容易水解成混合價(jià)態(tài)的Mn的氧化物和氫氧化物，從而導(dǎo)致氟化物熒光粉的深體色和紅色發(fā)射強(qiáng)度的減弱[98]。最后相較于已經(jīng)商業(yè)化的綠色及黃色等熒光粉，氟化物紅色熒光粉的發(fā)光強(qiáng)度較差。針對(duì)這三個(gè)問題目前已經(jīng)有很多學(xué)者提出解決的方法。
碩士學(xué)位論文71.4.2Mn4+激活氟化物紅色熒光粉的制備現(xiàn)有的Mn4+摻雜氟化物紅色熒光粉的制備方法有很多，例如水熱法、共沉淀法、離子交換法及無(wú)HF的綠色合成方法等。1.4.2.1水熱法水熱法，是指一種在密封的壓力容器中，以水作為溶劑、粉體經(jīng)溶解后再結(jié)晶制備材料的方法。相對(duì)于其他粉體制備方法，水熱法制得的粉體具有晶粒完整，粒度小，分布均勻，顆粒團(tuán)聚較輕等優(yōu)點(diǎn)。水熱法能夠通過改變反應(yīng)條件來獲得特殊形貌的熒光粉顆粒。例如Jiang[99]等人通過水熱法，采用TiO2和鈦酸四丁酯分別制備了微納米棒和多面體的BaTiF6:Mn4+紅色熒光粉。Gao等人[100]采用水熱法合成了一系列BaTiF6:Mn4+紅色熒光粉，并通過調(diào)節(jié)反應(yīng)條件，包括反應(yīng)時(shí)間、溫度及鋇源等控制了產(chǎn)物的形貌。當(dāng)以BaF2作為鋇源，在120℃加熱溫度下，保溫1-20h得到的熒光粉的形貌逐漸由微束狀、微棒狀到花狀結(jié)構(gòu)。當(dāng)加熱溫度逐漸升高到140-180℃時(shí)，熒光粉顆粒形貌變?yōu)榫鶆�、單分散的微棒狀，且隨著溫度的升高，熒光粉的粒徑越來越大。而以Ba(AC)2和Ba(CH3COO)2為鋇源得到的產(chǎn)物分別呈現(xiàn)單分散微棒和六方棱柱形態(tài)，如圖1.4-2所示。Mo等人[101]通過水熱法探究了Mn4+的最佳摻雜量，并且成功的合成了具有菱形結(jié)構(gòu)和六方棱鏡結(jié)構(gòu)的BaTiF6:Mn4+熒光粉。圖1.4-2不同條件下BaTiF6:Mn4+樣品的形成過程和形態(tài)演化原理圖[100]；目前水熱法制備氟化物紅色熒光粉常用于BaTiF6:Mn4+熒光粉的制備，利用水熱法制備其他體系氟化物紅色熒光粉鮮有報(bào)道。雖然通過水熱法可以獲得多種特殊形貌的氟化物紅色熒光粉，但活性的四價(jià)錳離子在熱液體系中很容易還原成
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Ce3+/Mn2+共摻Ca3Y（PO4）3紅色熒光粉的制備及其能量傳遞[J]. 馮寧寧,陽(yáng)結(jié)根,楊子諓,張佩雪,王春蘭. 紡織高�；A(chǔ)科學(xué)學(xué)報(bào). 2019(03)
[2]凝膠-燃燒法合成Sr3YAl2O7.5:x%Eu3+熒光粉制備與研究[J]. 李雪,莎仁,朝魯門. 內(nèi)蒙古石油化工. 2019(07)
[3]熒光粉NaSrB5O9:Ce3+,Pr3+,Eu3+,Tb3+的制備及結(jié)構(gòu)表征[J]. 彭琦,黃澤霖,陳燕舞,路風(fēng)輝,劉鋒,洪丹,林雯雯. 廣州化工. 2019(01)
[4]K2SiF6:Mn4+發(fā)光粉的合成及性能研究[J]. 何清洋,朱月華,卓寧澤,王海波. 材料工程. 2018(08)
[5]Recent Advances of Graphitic Carbon Nitride-Based Structures and Applications in Catalyst, Sensing, Imaging, and LEDs[J]. Aiwu Wang,Chundong Wang,Li Fu,Winnie Wong-Ng,Yucheng Lan. Nano-Micro Letters. 2017(04)
碩士論文
[1]氮氧化物(Sr1-xBax)2.97SiO3N4/3:0.03Eu2+熒光粉的制備與性能研究[D]. 何霞.成都理工大學(xué) 2016
本文編號(hào)：3286030
【文章來源】：蘭州理工大學(xué)甘肅省
【文章頁(yè)數(shù)】：85 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【部分圖文】：
-1用藍(lán)光LED和熒光粉產(chǎn)生白光的不同方法[20]；根據(jù)LED中采用的熒光粉，白光的產(chǎn)生方法可以概括為三種
Mn4+激活氟化物紅色熒光粉的制備及性能優(yōu)化61.4.1Mn4+激活氟化物紅色熒光粉發(fā)光特性及優(yōu)缺點(diǎn)如圖1.4-1所示，Mn4+激活的氟化物紅色熒光粉由于八面體晶體場(chǎng)中Mn4+的4A2g→4T1g和4A2g→4T2g的電子躍遷，在360nm與464nm附近存在兩個(gè)寬的激發(fā)帶；由于2Eg→4A2g的電子躍遷，在636nm附近有尖銳的紅色發(fā)射峰[86]。它的激發(fā)光譜位于藍(lán)光的區(qū)域，可以很好地與藍(lán)色LED芯片相匹配，且在636nm紅光附近有窄帶發(fā)射，可以避免與黃色熒光粉發(fā)生重吸收現(xiàn)象[14]，是理想的LED用紅色熒光粉[87-90]。與稀土摻雜的氮化物和氧化物紅色熒光粉如CaAlSiN3:Eu2+，LuVO4:Eu3+等[91-94]相比較，A2MF6:Mn4+氟化物紅色熒光粉具有優(yōu)異的發(fā)光性能和良好的熱穩(wěn)定性，在室溫下也表現(xiàn)出優(yōu)異的紅色發(fā)射，且合成過程簡(jiǎn)單，合成條件不苛刻，不涉及稀土原材料的使用故成本低廉[95-97]。圖1.4-1BaTiOF4:Mn4+的激發(fā)發(fā)射光譜圖[86]雖然Mn4+激活的氟化物紅色熒光粉由于其優(yōu)異的發(fā)光性能是目前較為理想的LED用紅色熒光粉，但是它還存在幾個(gè)缺點(diǎn)亟需克服。首先Mn4+摻雜氟化物熒光粉的發(fā)光性能受制備方法的影響嚴(yán)重，不同的工藝條件得到的熒光粉發(fā)光強(qiáng)度不同，故對(duì)于合成方法的探究一直受到人們的廣泛關(guān)注。其次Mn4+摻雜氟化物熒光粉固有的耐濕性較差，[MnF6]2-基團(tuán)對(duì)濕度極其敏感，在氟化物熒光粉的降解過程中容易水解成混合價(jià)態(tài)的Mn的氧化物和氫氧化物，從而導(dǎo)致氟化物熒光粉的深體色和紅色發(fā)射強(qiáng)度的減弱[98]。最后相較于已經(jīng)商業(yè)化的綠色及黃色等熒光粉，氟化物紅色熒光粉的發(fā)光強(qiáng)度較差。針對(duì)這三個(gè)問題目前已經(jīng)有很多學(xué)者提出解決的方法。
碩士學(xué)位論文71.4.2Mn4+激活氟化物紅色熒光粉的制備現(xiàn)有的Mn4+摻雜氟化物紅色熒光粉的制備方法有很多，例如水熱法、共沉淀法、離子交換法及無(wú)HF的綠色合成方法等。1.4.2.1水熱法水熱法，是指一種在密封的壓力容器中，以水作為溶劑、粉體經(jīng)溶解后再結(jié)晶制備材料的方法。相對(duì)于其他粉體制備方法，水熱法制得的粉體具有晶粒完整，粒度小，分布均勻，顆粒團(tuán)聚較輕等優(yōu)點(diǎn)。水熱法能夠通過改變反應(yīng)條件來獲得特殊形貌的熒光粉顆粒。例如Jiang[99]等人通過水熱法，采用TiO2和鈦酸四丁酯分別制備了微納米棒和多面體的BaTiF6:Mn4+紅色熒光粉。Gao等人[100]采用水熱法合成了一系列BaTiF6:Mn4+紅色熒光粉，并通過調(diào)節(jié)反應(yīng)條件，包括反應(yīng)時(shí)間、溫度及鋇源等控制了產(chǎn)物的形貌。當(dāng)以BaF2作為鋇源，在120℃加熱溫度下，保溫1-20h得到的熒光粉的形貌逐漸由微束狀、微棒狀到花狀結(jié)構(gòu)。當(dāng)加熱溫度逐漸升高到140-180℃時(shí)，熒光粉顆粒形貌變?yōu)榫鶆�、單分散的微棒狀，且隨著溫度的升高，熒光粉的粒徑越來越大。而以Ba(AC)2和Ba(CH3COO)2為鋇源得到的產(chǎn)物分別呈現(xiàn)單分散微棒和六方棱柱形態(tài)，如圖1.4-2所示。Mo等人[101]通過水熱法探究了Mn4+的最佳摻雜量，并且成功的合成了具有菱形結(jié)構(gòu)和六方棱鏡結(jié)構(gòu)的BaTiF6:Mn4+熒光粉。圖1.4-2不同條件下BaTiF6:Mn4+樣品的形成過程和形態(tài)演化原理圖[100]；目前水熱法制備氟化物紅色熒光粉常用于BaTiF6:Mn4+熒光粉的制備，利用水熱法制備其他體系氟化物紅色熒光粉鮮有報(bào)道。雖然通過水熱法可以獲得多種特殊形貌的氟化物紅色熒光粉，但活性的四價(jià)錳離子在熱液體系中很容易還原成
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Ce3+/Mn2+共摻Ca3Y（PO4）3紅色熒光粉的制備及其能量傳遞[J]. 馮寧寧,陽(yáng)結(jié)根,楊子諓,張佩雪,王春蘭. 紡織高�；A(chǔ)科學(xué)學(xué)報(bào). 2019(03)
[2]凝膠-燃燒法合成Sr3YAl2O7.5:x%Eu3+熒光粉制備與研究[J]. 李雪,莎仁,朝魯門. 內(nèi)蒙古石油化工. 2019(07)
[3]熒光粉NaSrB5O9:Ce3+,Pr3+,Eu3+,Tb3+的制備及結(jié)構(gòu)表征[J]. 彭琦,黃澤霖,陳燕舞,路風(fēng)輝,劉鋒,洪丹,林雯雯. 廣州化工. 2019(01)
[4]K2SiF6:Mn4+發(fā)光粉的合成及性能研究[J]. 何清洋,朱月華,卓寧澤,王海波. 材料工程. 2018(08)
[5]Recent Advances of Graphitic Carbon Nitride-Based Structures and Applications in Catalyst, Sensing, Imaging, and LEDs[J]. Aiwu Wang,Chundong Wang,Li Fu,Winnie Wong-Ng,Yucheng Lan. Nano-Micro Letters. 2017(04)
碩士論文
[1]氮氧化物(Sr1-xBax)2.97SiO3N4/3:0.03Eu2+熒光粉的制備與性能研究[D]. 何霞.成都理工大學(xué) 2016
本文編號(hào)：3286030
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