【摘要】：熒光燈是一類高光效、長壽命的光源,其光效比白熾燈高3~4倍,壽命長8~10倍,尤其是三基色熒光粉的研制成功,為緊湊型熒光燈的問世提供了一個(gè)技術(shù)支持,這類熒光粉普遍具有耐高負(fù)荷、耐高溫等優(yōu)點(diǎn),能大幅度節(jié)約用于照明光源上的電能。因此熒光粉的改進(jìn)、提高以及新型熒光粉的開拓,也成為研究者們關(guān)注的焦點(diǎn)。 以硅酸鹽為基質(zhì)的稀土發(fā)光材料具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性,且發(fā)光效率高,因此,日益成為燈用熒光粉研究、開發(fā)的熱點(diǎn)。本文采用凝膠-燃燒法制備了以多硅酸鹽為基質(zhì)的系列新型稀土熒光粉,通過熱分析儀、紅外光譜儀、X射線粉末衍射儀、X射線能量色散譜儀及熒光分光光度計(jì)等對產(chǎn)物的形成過程、結(jié)構(gòu)、組成及發(fā)光性質(zhì)進(jìn)行了分析和表征,得出以下結(jié)論: (1)采用凝膠-燃燒法,在活性炭弱還原氣氛下合成了新型黃綠色熒光粉Sr_3MgSi_3O_10:Tb~(3+),研究結(jié)果表明:干凝膠起火燃燒所得前驅(qū)物,經(jīng)900℃還原熱處理即可得目標(biāo)產(chǎn)物,其晶體結(jié)構(gòu)與Sr_2MgSi_2O_7相似,同屬四方晶系。Sr_3MgSi_3O_10:Tb~(3+)的激發(fā)光譜為一位于200~300 nm的寬帶,主激發(fā)峰在249 nm左右;發(fā)射光譜由491 nm, 544 nm, 586 nm, 624 nm等一系列窄帶發(fā)射峰組成,歸屬于Tb~(3+)的~5D_4到~7F_J (J =6,5,4,3)的躍遷。主發(fā)射峰位于544 nm,對應(yīng)于Tb~(3+)的~5D_4→~7F_5的能級躍遷,導(dǎo)致一種黃綠光發(fā)射。研究發(fā)現(xiàn):還原溫度及Tb~(3+)摻雜濃度對發(fā)光強(qiáng)度有著重要的影響,并對濃度猝滅機(jī)制進(jìn)行了探討。 (2)采用凝膠 燃燒法在活性炭弱還原氣氛中成功合成新型寬激發(fā)帶藍(lán)色發(fā)光材料Sr_3MgSi_3O_10:Eu~(2+)。研究結(jié)果表明:所合成的Sr_3MgSi_3O_10:Eu~(2+)的晶體結(jié)構(gòu)與Sr_2MgSi_2O_7的相似,同屬四方晶系;激發(fā)光譜分布在250～450 nm的寬帶范圍,主激發(fā)峰位于366 nm處,次激發(fā)峰位于394 nm處,可以被InGaN管芯產(chǎn)生的350～410 nm輻射有效激發(fā);在366 nm近紫外光的激發(fā)下,發(fā)射光譜為一寬帶,最大發(fā)射峰位于466 nm附近,是典型Eu~(2+)的4f5d 4f躍遷導(dǎo)致的。研究發(fā)現(xiàn):Sr_3MgSi_3O_10:Eu~(2+)藍(lán)色熒光粉的發(fā)光強(qiáng)度隨還原溫度的升高而增強(qiáng);隨Eu2+摩爾濃度的增加逐漸加強(qiáng),當(dāng)Eu~(2+)為10%時(shí),發(fā)光強(qiáng)度達(dá)到最大值,而后隨Eu~(2+)濃度的增加而減小,發(fā)生濃度猝滅。根據(jù)Dexter能量共振理論,該濃度猝滅系Eu~(2+)的電偶極 電四極相互作用所致。 (3)通過共摻雜Er~(3+),顯著提高了Sr_3MgSi_3O_10:Eu~(2+)的發(fā)光亮度。研究結(jié)果表明:所合成的Sr_3MgSi_3O_10:Eu~(2+),Er~(3+)的晶體結(jié)構(gòu)與Sr_2MgSi_2O_7的相似,屬四方晶系。樣品激發(fā)光譜是位于250 nm~450 nm的寬帶,最大激發(fā)峰位于357 nm處;發(fā)射光譜也是一寬帶,最強(qiáng)的發(fā)射峰位于466 nm處,屬于Eu~(2+)典型的4f65d1→4f7躍遷,呈藍(lán)光發(fā)射。根據(jù)光譜測定結(jié)果和Van Uitert經(jīng)驗(yàn)公式,推斷Eu~(2+)進(jìn)入Sr_3MgSi_3O_10基質(zhì)后占據(jù)八配位Sr的格位。研究發(fā)現(xiàn),共摻雜Er~(3+)能有效敏化Sr_3MgSi_3O_10基質(zhì)中Eu~(2+)的發(fā)光,當(dāng)Er~(3+)的摻雜摩爾分?jǐn)?shù)為0.04時(shí),樣品發(fā)光強(qiáng)度最大,約為單摻Eu~(2+)樣品發(fā)光強(qiáng)度的3倍。 (4)采用凝膠-燃燒法合成了新型紅色熒光材料La_2Si_2O_7:Eu~(3+)。研究結(jié)果表明:凝膠燃燒所得前驅(qū)物經(jīng)1000℃熱處理2 h后得到La_2Si_2O_7:Eu~(3+),其晶體結(jié)構(gòu)與La_2Si_2O_7相似,為四方晶系結(jié)構(gòu),晶胞參數(shù)a=b=0.6846 nm,c=2.4855 nm。La_2Si_2O_7:Eu~(3+)的激發(fā)光譜由兩部分組成,200～350 nm的寬帶來自Eu~(3+)-O2-之間的電荷遷移,最強(qiáng)峰位于263 nm處;350 nm~450 nm之間的激發(fā)峰屬于Eu~(3+)的f-f躍遷,最強(qiáng)峰位于395 nm處。分別用263 nm和395 nm激發(fā)樣品測得的發(fā)射光譜形狀相似,主發(fā)射峰均位于618 nm處,屬于Eu~(3+)的5D0→7F2躍遷,說明兩個(gè)激發(fā)峰屬于同一個(gè)發(fā)光中心。共摻雜Li~+后,樣品的激發(fā)和發(fā)射光譜形狀無明顯變化,但激發(fā)和發(fā)射峰強(qiáng)度顯著增大,說明共摻雜Li~+能有效提高熒光粉發(fā)光性能。
【學(xué)位授予單位】：河北大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號】：TQ422

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本文編號：2519818