稀土Eu3+掺杂钨/钼酸钆荧光粉的沉淀合成及发光性能研究

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1993年,在日本Nichia Corporation(日亚化工)工作的中村修二发明了基于宽禁带半导体材料氮化镓(GaN)和铟氮化稼(InGaN)具有商业应用价值的蓝光LED,随后又有人经过探索并改善发明了白光LED(light-emitting-diodes)。这种白光LED的发光效率很高,发光寿命长﹑节能且环保等诸多优点作为第四代光源的LED有着广泛的应用前景。这种白光LED是通过在原有的蓝色LED芯片上涂一层黄色荧光粉(YAG:Ce3+)从而使之发出白色光,但是这种方法的白光LED的发光效率降低,然而如若添加一种发红色光的荧光粉作为白光LED的补充色将使发光效率大大增强。本文采用共沉淀法分别合成了Eu3+掺杂钼酸钆﹑钨酸钆和钨钼酸钆的粉体。采用共沉淀法制备的粉体纯度很高,一些溶于水的离子在抽滤洗涤之后便可祛除,而且在生成沉淀过程中有足够的反应时间使反应进行彻底,经过适当的搅拌能够有效改善粉体的形貌从而影响其发光效率。最后对前驱体进行适当热处理得到最终产物。本文研究的主要内容整体可分为三部分,即分别以钼酸钆﹑钨酸钆以及钨钼酸钆为基质合成粉体,这三部分中的实验内容是平行的,即不同的Eu3+掺杂量﹑不同的热处理温度﹑不同的表面活性剂的引入量聚乙二醇(PEG400)和聚乙烯醇(PVA)的相同实验条件下制备的荧光粉。最终的实验目的是为了寻找三个基质中哪一个基质制备出的荧光粉更为高效。在对粉体的表征方面主要采用了荧光分光光度计,X-射线衍射仪,扫描电镜,荧光寿命测试仪等表征手段。通过这一系列的表征最终确定了Eu3+掺杂钨钼酸钆基质得到的荧光粉发光效率相对最高,形貌更加规律精细,寿命更长,确定了Eu3+最佳掺杂浓度为0.6,钼酸根与钨酸根最佳掺入比为1.25:0.75,最佳热处理温度为900℃。本文研究的红色发光荧光粉均呈现了较高的发光强度,其中Eu3+掺杂的钨钼酸钆荧光粉在紫外灯的照射下发出的红色亮度很高且显得透亮。总之,这项工作为今后红色荧光粉的研究方面提供了一些新的思维方式和理论基础。
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