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荧光粉的制备及性能研究

目录中文摘要 (I)Abstr II引言11 材料与方法 (2)1.1 稀土发光材料的原理与合成方法 (2)1.2 稀土发光材料的性能与应用 (3)1.2.1 稀土发光材料的性能概述 (3)1.2.2 稀土发光材料的应用 (3)1.3 钨钼酸盐的常见的合成方法 (4)1.3.1 高温固相法 (4)1.3.2 共沉淀法 (4)1.3.3 水热合成法 (4)1.3.4 溶胶-凝胶法 (5)1.3.5 微波辐射法 (5)1.4 实验材料 (5)实验药品 (5)仪器设备 (6)1.5 实验过程 (6)1.5.1 纯基质钨酸锌的合成 (6)1.5.2 ZnWO4:x mol%Eu3+〔x = 0.01, 0.1, 1, 2,3,4,6〕的合成 (7)1.5.3 ZnWO4:x mol%Bi3+〔x = 0.001, 0.01, 0.1, 1, 2〕的合成 (7)1.5.4 样品ZnWO4:x mol%Bi3+ , 3 mol%Eu3+共掺钨酸锌的合成 (8)1.5.5 纯基质CdWO4的合成 (9)1.5.6 CdWO4:0.04%Bi3+的合成 (10)1.5.7 纯基质钼酸锌(ZnMoO4)的合成 (11)1.5.8 用共沉淀法合成纯基质钼酸锌(ZnMoO4)111.5.9 ZnMoO4:x mol%Eu3+(x=5, 6.667, 10, 15, 16.667, 18,20,22,25,30)的合成 (11)1.5.10 ZnMoO4:10 mol%Eu3+,x mol%Bi3+(x=2,4,6,6.667,8,10,12)的合成121.5.11 ZnMoO4:10 mol%Bi3+,x mol%Eu3+(x=3, 6.667, 9, 10, 13, 16.667,19, 22)的合成 (12)1.5.12 ZnMoO4:16.667 mol%Eu3+,x mol%Bi3+(x=0, 4, 7, 10, 13, 16,16.667, 18, 20, 22)的合成 (12)1.5.13 掺杂Bi3+,Eu3+与电荷补偿剂(Li+,Na+,K+)的ZnMoO4的合成 .. 132 结果与分析 (13)2.1 XRD表征 (13)2.2 激发发射光谱 (17)2.3 色度图 (30)2.4 形貌和结构分析 (30)致谢 (34)参考文献 (35)ZnM(M=W, Mo)O4: Bi3+, Eu3+荧光粉的制备与性能研究材料化学许晓燕指导教师师进生中文摘要:本课题的目的是定向制备LED用钨钼酸盐荧光粉。

首先采用沉淀法合成了一系列Bi3+、Eu3+浓度比例不同的ZnWO4: Bi3+, Eu3+和CdWO4: Bi3+荧光粉,对样品进展XRD和光谱分析等手段表征,由XRD分析结果可知合成的样品是单相ZnWO4和单相CdWO4,不同Bi3+浓度的ZnWO4: Bi3+, Eu3+样品在280、320、340 nm三种波长的紫外光激发下可以得到蓝光、白光或橙红光发射光,是一种颜色可调的单基质LED用荧光粉。

同时与Bi3+单掺的ZnWO4相比,Bi3+和Eu3+共掺的ZnWO4中340 nm处激发峰的相对强度大大增强,猝灭浓度提高了400倍。

其次采用高温固相法合成了一系列蓝色荧光粉ZnMoO4;ZnMoO4:Eu3+;ZnMoO4:Eu3+,Bi3+;ZnMoO4:Eu3+,Bi3+,Li+;ZnMoO4:Eu3+,Bi3+,Na+;ZnMoO4:Eu3+,Bi3+,K+。

通过XRD和光谱分析等手段对样品进展了表征,XRD分析结果明确合成的样品是单相ZnMoO4,700℃下煅烧时发光效果较好,Eu3+和Bi3+ mol%时其发光强度较高,Na+作为电荷补偿剂其发光强度较高,Na+浓度为16.667 mol%时效果最好。

关键词:LED用荧光粉的制备;Bi3+;Eu3+;钨酸盐;钼酸盐Preparation ofnew ZnM(M=W, Mo)O4: Bi3+, Eu3+ phosphors forlight-emitting diodesStudent majoring in Material Chemistry Xu xiaoyanTutor Shi jinshengAbstract:The purpose of this subject is directional preparation of tungstate and molybdate phosphors for LED.This paper systematicallya seriesofBi3+and Eu3+double doped ZnWO4 phosphors and Bi3+double doped CdWO4were prepared through a precipitation method.The prepared samples were characterized through XRD and spectrum analysis. The results showed that samples are single-phase ZnWO4,and the color-tunable emission in ZnWO4: Bi3+, Eu3+ phosphors can be obtained by the modulation of excitation wavelength and the radio of Bi3+ and Eu3+. There resultsindicated that the ZnWO4: Bi3+, Eu3+ phosphor exhibits promise to act as a single-ponent white light source for LED. The critical concentration of Bi3+ for its 560 nm emission band is 0.01 mol% in ZnWO4: Bi3+, however, that for Eu3+ 616 nm emission band in ZnWO4:Bi3+, Eu3+ was greatly raised by 400 times. Second,to adopt high temperature solid phase synthesis method of a series of bule phosphors.ZnMoO4;ZnMoO4:Eu3+;ZnMoO4:Eu3+,Bi3+;ZnMoO4:Eu3+,Bi3+,Li+;ZnMoO4:Eu3+,Bi3+, Na+;ZnMoO4:Eu3+,Bi3+,K+.The prepared samples were characterized through XRD and spectrum analysis. The results showed that samples are single-phase ZnMoO4, Under the 700℃ calcination glow effect is better,Eu3+and Bi3+mol% when the luminous intensity is higher,Na+as charge pensation agent the luminous intensity is higher,Na+con mol% when the best effect.Keyword:Preparing phosphors for LED;Bi3+;Eu3+ ;tungstate;molybdate引言随着科学技术的开展,发光材料的应用也与日俱增。

我国稀土发光与材料科学和技术研究开始于20世纪七十年代,当时中科院对掺Eu3+、Sm3+、Ce3+的CaS 和SrS体系进展了初步研究,同时对掺杂稀土离子的ZnS:Cu或Mn的电致发光材料进展了少量研究[1,2,3]。

但从1970年开始,经过40年的研究,我国的稀土发光材料科技化和产业化取得许多自主研发的科技成果,特别是从20世纪八十年代改革开放以来,短短的30年,取得了令人瞩目的成就,但与兴旺国家相比还存在一定差距。

我国在其的理论研究和实践开展上投入了大量的人力、物力,其生产和应用带动了相关科技的产业化开展,目前已涉与的主要应用领域[4]包括:信息显示、医疗保健、照明光源、光电子通信、农业、军事、高能粒子探测和记录、纳米材料等。

其中节能灯与其荧光粉涉与的“绿色照明工程〞,得到了各级政府的支持。

目前已在中科院、高等院校与产业部门形成了高水平、优质量的科研和技术队伍与生产基地。

在许多国际著名杂志上发表了一系列学术论文,申请了一批发明专利,出版一些专著。

为国家的开展做出了一定的贡献,同时获得了重大经济效益和社会效益。

一方面,我国1970年起稀土发光材料的制备逐步摆脱引进设备和仿造,而是形成了具有中国特色的自主研发产业,另一方面,我国的稀土三基色荧光粉也经历了从无到有的开展阶段,目前已形成稀土荧光粉第二大产业,2001年年产量达650吨,同时每年出口的红色和绿色荧光粉就达几十吨[3]。

使得我国的稀土发光材料逐步摆脱规模小,设备落后的局面。

尤其环形灯的成功制造标志着稀土三基色荧光体系已经相当成熟,灯用稀土荧光粉产业迎来了一个更新的局面,稀土三基色荧光体系主要包括三方面,信息显示用荧光粉、灯用三基色荧光粉、长余辉荧光粉。

稀土荧光体系的用途远不止其发光性能,许多稀土荧光体系还可以用作X射线增感屏,用于诊断人类疾病,在医疗健康方面起重要作用。

大学研发的三价铕激活的氟氯化钡荧光体[3]成功地应用于X射线增感屏,目前已经实际应用于医院部门。

同时这种发光材料已用于存储计算X射线摄像系统,其图像板和仪器也已成功研制,正在多家医院试用[4]。

农业方面,发光材料还可用作太转化剂,能够促进作物的早熟和增产。

20世纪90年代开始,这一新技术已经得到了迅猛开展。

目前使用的转化剂主要分为两大类:有机铕〔钐〕的配合物/螯合物和稀土激活的发红光无机荧光体。

军事方面,用稀土发光材料制作的各种显示器件已用于各大军用器材和军事配备,例如舰艇、强击机、歼击机和武装直升机。

掺杂了稀土发光材料后其功能和性能得到了广泛的提升。

其他的特种荧光灯用稀土荧光体,包括各类平板显示器如等离子体平板显示器〔PDP〕、场发射显示器〔FED〕以与LCD背光源用的三基色荧光体大多为稀土发光材料。

发白光的发光二极管〔LED〕[5,6,7]在20世纪90年代末出现,成为第四代照明光源。

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