铝酸盐红色荧光粉发光性能的研究

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Fe3+激活的铝酸锂是发射深红色波长的红色荧光粉,其发射波长为675nm,该荧光粉呈现出少有的纯正的深红色,主要应用于改善荧光灯的显色性和促进植物生长。相比较于目前应用的锰离子激活的红色荧光粉砷酸镁、氟锗酸镁,LiAl5O8:Fe3+荧光粉具有经济和环保的比较优势。   目前,该荧光粉需要在较高温度下合成,合成的荧光粉发光强度低。因此,本文将降低合成温度,改进产品的生产工艺,提高产品的发光效率作为研究的重点内容。   本文介绍了波长在620nm以上的红色荧光粉的应用领域,着重论述了研究深红色荧光粉的重要意义,概述了发光材料的发光机理,综述了锰离子和铁离子为激活剂的发射深红色光的红色荧光粉,比较了它们的特点,介绍了发光材料研究的表征原理和设备,提出研究思路和研究方法。   文中对LiAl5O8:Fe3+荧光粉的结构、基质组成和激活剂浓度进行了研究。借助X射线衍射仪、荧光分光光度计和激光粒度仪等现代研究方法,对荧光粉的相组成、激发和发射光谱以及发光强度进行了测定。结果表明:LiAl5O8的有序相为立方晶系P4132空间群。当原料Li2CO3与Al2O3的摩尔比率为0.21时,样品的发光强度最好。在λem=673nm的波长检测下,有序相的激发光谱在284nm处的强吸收带为Fe3+-O2-电荷迁移带;有序相样品在λex=254nm的紫外光激发下,发射波长峰值为673nm,属于4T1(4G)-6A1(6S)的跃迁,样品的发光强度随激活剂Fe3+的浓度的增加而提高,当浓度达到0.5mol%时,发光强度达到最大值,超过0.5mol%时Fe3+离子对荧光粉有浓度猝灭作用。   文中还对原料Li2CO3与Al2O3的颗粒粒度、灼烧温度和灼烧时间以及助熔剂等影响高温固相合成的动力学因素进行了研究。结果表明:反应速率受到颗粒尺寸大小的强烈影响,对原始粉料进行球磨处理后,可降低反应合成温度,缩短反应时间,球磨时间以2h为适宜;表面活性剂PEG4000的用量对球磨原料和烧成样品的颗粒大小有较大影响,PEG4000加入量以2-4wt%为宜;提高灼烧温度,可以提高样品的结晶程度,灼烧温度在1300℃以上时,延长灼烧时间对样品的结构几乎没有影响;在1000-1400℃的范围内,随着温度的升高,荧光粉的发光亮度提高,在1400℃时达到最大值,随着温度的升高,发射光谱峰值红移;助熔剂H3BO3可以有效地提高结晶程度和发光强度,当硼酸的加入量为6wt%时发光强度达到最大值,随后有降低的趋势。
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