稀土离子掺杂的硼酸钡荧光材料的制备与发光特性

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1、第1章绪论第1章绪论1.1研究背景我国是能源资源严重短缺的国家，其中储量比较丰富的煤炭能源，只有世界平均水平的58.6%，而石油、天然气等储量较少的资源人均剩余可采储量仅有世界平均水平的7%左右。随着日益加剧的世界能源危机，节约现有能源、探索新能源一直以来受到我们国家的高度重视。国家改革开放三十多年来一直倡导节约能源和保护环境，并在此工作上取得了巨大成效：我国在80年代初制定了开发与节约并重，且把节约放在首要位置的能源发展方针。而在90年代进一步将各项方针进行了具体化。进入新世纪以来，节能减排工作在大范围内展开起来，出台新的《节约能源法》使节约资源成为我国的基本国策，

2、节能减排工作已成为全社会参与的国事、大事。而今年两会期间提出的“十二五”规划建议中我国继续坚持把建设资源节约型及环境友好型社会作为加快转变经济发展方式的重要着力点。深入贯彻节约资源和保护环境的基本国策，认真执行节约能源，降低温室气体排放强度，发展循环经济，推广低碳技术的科学发展理念，积极应对气候变化，促进经济社会发展与人口资源环境相协调，走可持续发展的道路。而当前节能、环保的半导体照明，成为缓解我国能源紧张的有效途径之一。从节能方面来说，在同样亮度下，半导体灯(半导体发光二极管—Lightemittingdiode，LED)的耗电量只有普通白炽灯的1/10，寿命却比白

3、炽灯延长100倍，且LED器件是冷光源具有光效高及工作电压低等优点；从环保方面来说，LED器件的光源本身不含铅、汞等有害物质，无紫外及红外污染，从而在生产和使用中不会对外界产生污染；而且LED器件的体积较小，易于开发成结构坚固的轻薄型产品。LED作为绿色、节能、长寿的新一代照明和显示器件中的光源，将会在5-10年内大规模取代传统的照明光源，这已成为世界各国科技界、产业界的共识。而现今国务院提出将LED作为新材料技术，发展成为国民经济的先导产业，LED必将充分受益于国家政策的大力支持，LED绿色节能照明技术发展前景广阔。1.2硼酸盐发光材料硼酸盐是一类非常重要的发光材料

4、基质，它具有丰富的结构类型，因为其在发光效1河北大学工学硕士学位论文率和合成温度等方面均优于传统的发光材料，故以硼酸盐为基质的发光材料成为人们关注的课题例如：它比以磷酸盐、硅酸盐及铝酸盐为基质的发光材料的合成温度一般要低300到600度，化学性质比较稳定，价格上也比较便宜。因此，以硼酸盐为基质的发光材料有十分重要的研究意义。1.2.1硼酸盐发光材料的种类硼酸盐的种类很多，其中以硼酸盐为基质的发光材料的分类方法有以下两种：(一)正硼酸盐基质发光材料、三硼酸盐发光材料、多硼酸盐发光材料；(二)单金属硼酸盐基质发光材料、多金属硼酸盐基质发光材料（碱金属-碱金属混合硼酸盐、碱

5、金属-碱土金属混合硼酸盐、碱土金属-碱土金属混合硼酸盐、碱金属-过渡金属混合硼酸盐、碱土金属-过渡金属混合硼酸盐、两性金属-(碱,碱土,过渡)金属混合硼酸盐、其它多金属混合硼酸盐）。表1.1部分硼酸盐基质的发光材料硼酸盐基质激活离子发光颜色3+3+BaLaB9O16Ce,Dy黄色3+3+CaBa2(BO3)2Ce,Tb绿色3+Ca3B2O6Eu红色3+2+Zn3La3(BO3)5Ce,Mn橙黄色2+LiBaBO3Eu蓝绿色3+Na3La2(BO3)3Sm橙红色2+(BaCaMg)2B5O9ClEu蓝色2+Cd2B2O5Mn橙红色3+2+Sr3B2O6Ce,Eu蓝-白-

6、黄色（可调）1.2.2硼酸盐发光材料的研究进展进入二十世纪九十年代末，为了满足抗闪烁的彩色高清晰投影电视和计算机终端显示器的发展需要，国内外的研究人员开始关注以硼酸盐为基质的荧光材料。多年来，稀土硼酸盐系列荧光粉得到了较大的发展，人们相继研究出多种发光特性优良的硼酸盐荧2第1章绪论3+3+光粉。比如InBO3:Eu,Tb（单基质双掺荧光粉）就是其中一种性能良好的荧光粉，它能接近自然光且闪烁频率较小，通过调整两种激活剂的掺入比例，发光颜色可从橙色变[1-2]化到黄色，从而使人看上去很舒服。王健等人利用高温固相法合成了应用于二基色[3]荧光灯的黄色荧光粉BaLa0.93-

7、mCemDy0.07B9O16，缩短了荧光灯光与自然光的差距。还3+[4]3+3+[5]有作为保健灯的SrO,B2O3:Ce发光体，能发出多种颜色的荧光粉BaB4O7:Eu,Tb等等。到目前为止，硼酸盐发光材料的研究在合成工艺，物理和热稳定性方面都取得了一定的进展，稀土硼酸盐发光材料是一类很有应用前景的发光材料。1.3本课题的研究目的近年来，人们对硼酸盐的发光材料进行了大量的研究，找到一种能应用于商业生产发光效率高的硼酸盐发光材料一直是人们研究的目标。本文以Ba2B2O5为基质进行了较3+3+3+3+3+深入的研究，分别研究了掺杂不同稀土离子激活剂如