关键词:
磷酸盐
能量传递
光谱调控
化学单元取代
摘要:
近年来,世界能源日益短缺,环境污染日益严重,研发设计新能源材料已迫在眉睫。对于照明产业来说,传统的照明方式发光效率低、能耗高,已经无法满足人们对发光性能日益增长的需求,寻找新型高效节能环保照明材料变得刻不容缓。如今,各项政策大力支持绿色节能器件,照明产业也正乘着政策的快船急速前行,新型LED凭借高效、绿色环保、发光可调等特征脱颖而出,迎合了时代发展的需求,为高效节能材料的制备提供了一种新型途径。目前,提高新型LED荧光粉的发光效率主要有两种方式:(1)通过离子对取代策略,在已知基质中引入其他离子改变荧光粉的晶相,实现发光性能的优化与荧光粉的光谱调控。(2)通过敏化剂与激活剂之间的能量传递,实现荧光粉的光谱调控。本文通过高温固相法合成了三种新型磷酸盐荧光粉SrTbNa(PO)Br:y Eu,SrTbNa(PO)Cl:y Eu,BaTbNa(PO)Cl:y Eu。这三种新型磷酸盐荧光粉均基于Eu→Tb能量传递,通过调节离子间的掺杂浓度比例,显著地提高了荧光粉的发光强度,成功实现了光谱发光颜色的调控,并对其发光特性、浓度猝灭,荧光寿命等展开了深入地研究,对Eu→Tb能量传递机理进行了分析解释。具体工作如下:(1)对SrTbNa(PO)Br:y Eu(0≤x≤0.60,0≤y≤0.20)磷酸盐荧光粉的结构和发光性质进行了研究。XRD研究表明:[Na,Tb]离子对和Eu成功进入到了基质Sr(PO)Br中,得到了纯相六方晶系荧光粉。由于Eu-Tb之间存在能量传递,使Eu-Tb共掺样品相对于单掺Tb的荧光粉的发光强度显著提高。通过改变[Na,Tb]离子对的浓度,实现了对SrTbNa(PO)Br:y Eu(0≤x≤0.60,0≤y≤0.20)荧光粉的发光颜色的调控。研究表明:SrTbNa(PO)Br:y Eu(0≤x≤0.60,0≤y≤0.20)是一种新型高效、光谱可调、在白光LED具有潜在应用价值的发光材料。(2)对SrTbNa(PO)Cl:y Eu(0≤x≤0.60,0.005≤y≤0.10)磷酸盐荧光粉的结构、浓度猝灭机理和发光性质进行了研究。XRD研究表明:所有荧光粉样品的XRD衍射峰都与SrPO)Cl的标准卡片(PDF#87-0120)相匹配,表明掺杂离子的引入并没有改变晶体的结构。SrTbNa(PO)Cl:y Eu(0≤x≤0.60,0.005≤y≤0.10)中Eu最佳掺杂浓度为y=0.025,[Na,Tb]离子对的最佳掺杂浓度为x=0.50。采用化学单元取代策略得到的荧光粉在200-450 nm范围内具有宽带激发和发射光谱,能够与近紫外LED芯片很好的匹配。综上所述,SrTbNa(PO)Cl:y Eu是一种新型高效、光谱可调、在白光LED具有潜在应用价值的发光材料。(3)对BaTbNa(PO)Cl:y Eu(0≤x≤0.60,0≤y≤0.09)磷酸盐荧光粉的浓度猝灭、发光性质及Eu→Tb能量传递机理进行了研究。研究表明:在354 nm紫外光激发下BaTbNa(PO)Cl:0.03Eu荧光粉的发射光谱不仅包含了Eu的发射带还出现了Tb的发射带。CIE色坐标显示:通过改变[Na,Tb]离子对的浓度,实现了对BaTbNa(PO)Cl:0.03Eu荧光粉的发光颜色的调控。Eu→Tb能量传递机理可以解释为由于Eu的4f5d激发态的能级与Tb的D激发态的能级接近,Eu中被激发到4f5d激发态的电子,会将一部分能量传递给Tb,从而激发更多的Tb的基态的电子跃迁到激发态,因而Tb发光强度得到加强。以上研究结果表明:BaTbNa(PO)Cl:y Eu是一种新型高效、光谱可调、具有潜在应用价值的发光材料。