白光LED用SrO-Gd2O3-TiO2-SiO2：Eu3+，Bi3+三基色红色荧光粉制备及性能研究

论文摘要

随着发光二极管（LED）技术的突破,白光LED因具有高效、节能、环保、长寿命、易维护、可靠性高等优点而备受关注。目前白光LED主要采用蓝光LED芯片+黄色荧光粉而实现,但缺乏红光而导致显色性不好;紫外光激发三基色荧光粉组合产生白光则成为研究热点。但现阶段红色荧光粉还存在发光效率不高、衰减大、成本高等缺点,严重制约了白光LED照明的进一步发展。针对存在的上述问题,本课题试图寻找一种性质稳定发光效能优良的新型红色荧光粉。本课题制备了SrO-Gd2O3-TiO2-SiO2:Eu3+,Bi3+红色荧光粉,考察了烧结温度、烧结时间、稀硝酸用量、Eu3+用量、Gd3+用量等单因素对该体系荧光粉发光性能的影响情况及水平范围,然后进行了正交优化实验。主要内容如下:①研究了有机溶剂、稳定剂、酸度等条件对溶胶凝胶制备的影响,结果表明将乙醇做溶剂、稀醋酸做稳定剂有利于溶胶和凝胶的制备。总结出一套制备前驱溶液及凝胶的工艺流程。②研究了烧结温度、烧结时间、稀硝酸用量、Eu3+用量、Gd3+用量等因素对荧光粉发光强度的影响。用分子荧光光谱法测量荧光粉的激发发光光谱表明其光谱数据满足白光LED对三基色红色荧光粉的要求;用X射线衍射法测量荧光粉的结构表明主要是Sr3Ti2O7,Sr2TiO4,Si2SiO4等晶型化合物。用SEM扫描荧光粉表明粉末有一定程度的团聚,且颗粒不均匀。③用微波法合成法对该荧光粉进行了合成,并考察了微波吸收剂用量、加热时间等对发光强度的影响。用分子荧光光谱法测量微波法合成荧光粉的激发发光光谱表明其光谱数据与马弗炉加热所得相一致,但强度有所下降;用X射线衍射法测量荧光粉的结构表明主要是Sr（NO3）2晶型化合物。用SEM扫描荧光粉表明粉末团聚现象严重,且颗粒不均匀。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.1.1 半导体照明的优点
• 1.1.2 半导体照明的应用
• 1.1.3 各国及地区半导体照明计划
• 1.2 白光LED 的发展现状
• 1.2.1 LED 发光原理
• 1.2.2 白光LED 实现方法
• 1.3 光致发光荧光粉理论介绍
• 1.3.1 荧光粉激活中心发光原理
• 1.3.2 荧光粉发光过程
• 1.3.3 影响荧光粉发射光谱的因素
• 1.4 白光LED 三基色红色荧光粉的体系和合成方法
• 1.4.1 白光LED 三基色LED 用荧光粉需要满足的条件
• 1.4.2 白光LED 三基色红色荧光粉的体系
• 1.4.3 白光LED 三基色红色荧光粉的合成方法
• 1.5 白光LED 三基色红色荧光粉存在的问题
• 1.5.1 白光LED 三基色红色荧光粉转化效率
• 1.5.2 白光LED 三基色红色荧光粉性质不稳定光衰大
• 1.5.3 白光LED 三基色红色荧光粉的成本
• 1.5.4 白光LED 三基色红色荧光粉物性的控制
• 1.6 本课题研究的目的和研究内容
• 2 实验
• 2.1 实验器材
• 2.1.1 主要化学试剂及材料
• 2.1.2 主要实验仪器
• 2.2 红色荧光粉的制备
• 2.2.1 化学药品用量计算
• 2.2.2 溶胶凝胶法制备过程
• 2.2.3 溶胶凝胶法（Sol-Gel 法）制备红色荧光粉流程图
• 2.2.4 微波法制备过程
• 2.2.5 红色荧光粉样品发光性能检测及XRD 表征
• 3 结果与讨论
• 2-SiO₂:Eu³⁺,Bi³⁺'>3.1 溶胶凝胶法制备SrO-TiO₂-SiO₂:Eu³⁺,Bi³⁺
• 3.1.1 稀硝酸及各种硝酸盐溶液的配制
• 3.1.2 有机溶剂的选取及稳定剂对溶胶稳定性的影响情况
• 3.1.3 稀硝酸用量对荧光粉发光效果的影响
• 3.1.4 混合溶剂中凝胶化及水浴温度对凝胶效果的影响
• 3.1.5 干燥温度及干燥时间
• 3.1.6 干凝胶差热-热重分析
• 3.1.7 正交实验及结果分析
• 2O₃-TiO₂-SiO₂:Eu³⁺,Bi³⁺'>3.2 溶胶凝胶法制备SrO-Gd₂O₃-TiO₂-SiO₂:Eu³⁺,Bi³⁺
• 2-SiO₂:Eu³⁺,Bi³⁺中稀土掺杂情况考察'>3.2.1 SrO-TiO₂-SiO₂:Eu³⁺,Bi³⁺中稀土掺杂情况考察
• 3+离子用量对荧光粉发光性能的影响'>3.2.2 Gd³⁺离子用量对荧光粉发光性能的影响
• 3.2.3 稀硝酸用量对荧光粉发光效果的影响
• 3+离子用量对荧光粉发光强度的影响'>3.2.4 Eu³⁺离子用量对荧光粉发光强度的影响
• 3.2.5 助熔剂对荧光粉发光性能的影响
• 3.2.6 干凝胶差热-热重分析
• 3.2.7 烧结温度对荧光粉发光强度的影响
• 3.2.8 烧结时间对荧光粉发光强度的影响
• 3.2.9 正交实验表
• 3.2.10 正交实验结果
• 3.2.11 正交实验分析
• 2O₃-TiO₂-SiO₂:Eu³⁺,Bi³⁺'>3.3 微波法制备SrO-Gd₂O₃-TiO₂-SiO₂:Eu³⁺,Bi³⁺
• 3.3.1 微波吸收剂用量对荧光粉发光强度的影响
• 3.3.2 微波功率对荧光粉发光强度的影响
• 3.3.3 加热时间对荧光粉发光强度的影响
• 3.3.4 实验处理
• 3.3.5 实验结果
• 3.3.6 实验分析
• 2O₃-TiO₂-SiO₂:Eu³⁺,Bi³⁺荧光粉发光机理浅析'>3.4 SrO-Gd₂O₃-TiO₂-SiO₂:Eu³⁺,Bi³⁺荧光粉发光机理浅析
• 4 结论与展望
• 4.1 结论
• 4.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录