无铅卤化物双钙钛矿荧光粉的制备及其发光特性研究

作     者：王露平 

作者单位：陕西科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：樊国栋

授予年度：2021年

学科分类：081702[工学-化学工艺] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 0803[工学-光学工程] 

主      题：荧光粉 水热法 液相合成 双钙钛矿 全无机 

摘      要：随着人类对照明要求的不断提高,传统的白炽灯由于能耗高,易损坏,已经难以满足人类对照明的要求,而LED灯的出现,极大的改变了人类照明的现状。对比于传统光源,LED灯的能耗仅为白炽灯的1/10,节能灯的1/4,具有更高的效能;其次,LED灯不含汞等有害物质,符合环保理念。目前,荧光粉转换发光二极管的技术已趋于成熟,但由于缺乏暖色光成分,所产生白光器件大多发射出冷白光。为此,研究高效稳定的暖色光荧光粉意义巨大,有必要投入更多的精力。现有的研究表明,双钙钛矿具有三维电子维数,较为优异的物理和光电子特性,如环境稳定性和可调谐带隙等,是一种很好的光伏应用吸收材料。在白光LEDs未来的应用上具有较大的潜能。本研究主要包括以下3个方面:(1)采用水热法合成一系列Cs2AgInC16:Na+,Tb3+新型双钙钛矿荧光粉。所制得的荧光粉均为具有Fm3m空间群的立方相体系。所制得样品可以被350 nm激发光激发,560 nm处出现最强发射峰。荧光粉的热稳定性结果显示,当温度升高至100℃时其荧光强度衰减为初始的51%。在最佳掺杂下,C s2Ag0.6Na0.4In0.8Tb0.2C16荧光粉光致发光量子产率为14.23%,色坐标是(0.4067,0.4873)。(2)采用液相合成法制备了一系列Cs2NaBiC16:Mn2+荧光粉,在λex=356 nm激发光激发下,样品较强的发射峰在580nm附近,归属于Mn2+中4T1→6A1能级跃迁。对样品进行X射线光电子能谱分析,结果表明,过渡金属Mn2+被有效掺杂进基质Cs2NaBiC16中。当n(Mn)/n(Bi)=0.7时为过渡金属Mn2+的较佳掺杂量,此时样品Cs2NaBiC16:Mn2+有较高的发光强度,色坐标为(0.5089,0.4840)。(3)采用水热法制备了一系列Cs2NaBi1-xCl6:xEu3+橙红色荧光粉。晶体结构分析表明,Cs2NaBiC16结构中被成功掺入Eu3+,并成为良好的发光中心。样品发射光谱表明,在365nm的紫外光激发下,在610 nm处有强烈橙红光发射,对应于Eu3+的5D0→7F2能级跃迁。随着Eu3+掺杂浓度的变化,在掺杂浓度x=0.05时荧光强度达到最大值。荧光粉的热稳定性结果显示,在高于100℃时其荧光性能才开始明显衰减,表明此类荧光粉在所测试范围内具有较高的热稳定性。