稀土离子掺杂钼酸盐荧光粉的合成及性能研究

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1、论文分类号：１０７０８：１学校代码学号：１５０２０３４垂殘蚤斜我ＡｆＳＨＡＡＮＸＩＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ硕士学位论文Ｔｈｅｓ’ｉｓｆｏｒＭａｓｔｅｒｓＤｅｇｒｅｅ稀土离子掺杂钼酸盐荧光粉的合成及性能研究林飞指导教师姓名：任强教授学科名称：材料学论文提交日期：２０１８年３月论文答辩日期：２０１８年５月学位授予单位：陕西科技大学申请工学硕士学位论文论文题目：稀土离子掺杂钼酸盐荧光粉的合成及性能研究学科门类：工学一级学科：材料科学与工程培养单位：材料科学与工程学院硕士生：林飞导师：

2、任强教授2018年5月PreparationandLuminescentPropertiesofRareEarthiondopedMolybdatePhosphorAThesisSubmittedtoShaanxiUniversityofScienceandTechnologyinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheDegreeofMasterofEngineeringScienceByFeiLinSupervisor:Prof.QiangRenMay,2018稀土离子掺杂钼酸盐荧光粉的合成及性能研究摘要白光LED由于其具有高可靠性，

3、较长的寿命，较低的能耗，绿色环保等独特的性质，被称作是可以取代高频荧光灯（节能灯）的新一代的固态照明光源。目前，实现白光LED的最主要方法就是荧光转换法。随着研究与应用的发展，荧光转换法实现白光LED中主要存在的问题是红色荧光粉的效率低、性能较差，物理化学性质不稳定等缺点，使得白光LED显色指数低，色温较高，阻碍其进一步发展。因此，研究可以被紫外光（UV）或者近紫外光（n-UV）有效激发的具有发光效率高，稳定性好的红色荧光粉是现阶段的研究高效白光LED的重中之重。钼酸盐由于具有较低的合成温度，性能稳定，钼酸根可以有效吸收能量并将能量传递给发光中心等优点，成为一种有发展潜力的荧光

4、粉基体。本论文采用传统的高温固相法制备了三种体系的钼酸盐基红色荧光粉，分别是KGd(MoO4)2，SrY2(MoO4)4和K5Y(MoO4)4。（1）实验首先通过对制备工艺的探索，确定了KGd(MoO4)2基o红色荧光粉最佳的合成温度在800C和保温时间为3个小时。并研3+3+究了激活离子Sm的浓度对KGd(MoO4)2:Sm红色荧光粉发光性能3+3+的关系，以及Sm-Bi共掺的体系得到的荧光粉结构和发光性能。3+实验和测试结果表明，当Sm掺杂量为0.06时，发光强度最高，性能最佳，最适用于近紫外LED激发，最佳发射峰在646nm处；共3+3+掺入的Bi并没有改变KGd(MoO

5、4)2:Sm红色荧光粉的激发和发射光谱中峰的形状和位置，但是有效的扩宽和强化在紫外到蓝光区域3+的激发光谱，并且可以有效提高发光强度。y=0.07是Bi的最佳掺杂量，可以使该荧光粉发光强度提高2.4倍。（2）采用高温固相法制备白钨矿结构的高配位钼酸盐基3+SrY2(MoO4)4红色荧光粉。研究单掺Sm时荧光粉的发光性能，并在3-3-此基础上引入不同类型的含氧酸根（BO3,PO4），实现对荧光粉发3+光性能改善。实验结果表明，SrY2(MoO4)4:Sm红色荧光粉的最佳激3+发和发射峰分别位于407nm和648nm，x=0.05是Sm的最佳掺杂量。样品的CIE坐标为（0.600，

6、0.395），呈现出红色发光；通过对I其物相结构，微观形貌，官能团测试等分析手段表明，少量含氧酸3-3-根的掺杂没有改变基体原本的物相结构，BO3和PO4是以固溶体的形式存在于SrY2(MoO4)4的晶体中，并且会增强样品的结晶度，但是过量的含氧酸盐会使结构发生畸变甚至被破坏。含氧酸根的掺入可以有效提高荧光粉在紫外区域的吸收能力，并且可以大大增强荧光3-粉的发光强度，其中BO3的最佳掺杂量为0.2，发光强度可以提高3-约2.29倍；PO4最佳掺杂量为0.15，发光强度可以提高2.56倍，同时也会使得样品的色坐标向红色偏移。3+3+（3）使用高温固相法制备了两种稀土离子（Eu，S

7、m）掺杂3+的K5Y(MoO4)4红色荧光粉。对于K5Y(MoO4)4:Eu红色荧光粉来说，该荧光粉在395nm近紫外光和466nm的蓝光处均有强烈的吸收，说明可以被近紫外LED芯片和蓝光LED芯片有效激发，峰位为612nm处的红光是其最强的发射峰，最佳的掺杂量为x=0.2，CIE坐3+标是（0.656,0.343）。再次增大Eu的掺杂量则会发生浓度猝灭现象，3+相邻Eu之间的电偶极-电偶极相互作用是发生浓度猝灭现象的机理。3+3+对于Sm掺杂的K5Y(MoO4)4:xSm红色荧光粉样品，在