Eu2+/Ce3+/Mn2+掺杂Ba6Ca3Al2Si6O24荧光粉的发光和测温性能的研究

作     者：王丙坤 

作者单位：太原理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王磊

授予年度：2022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：硅酸盐 荧光粉 Eu2+ Ce3+ 能量传递 植物照明 测温 

摘      要：白光LED用荧光粉来进行光转换实现白光,为了提高色纯度,白光LED一般采用窄带型荧光粉,但是这种荧光粉光谱不适合用于植物照明。植物光合作用光谱(PAS)表明,光合作用的有效辐射由波长400nm～780nm内的可见光组成,其中400～500nm蓝光发射和600nm～750nm红光发射能被植物强烈吸收。另外,蓝光过多,会抑制植物生长,使幼苗矮化。可见,开发一种能同时发射蓝绿光和红光并覆盖多种波长的荧光粉对提高植物照明的光合作用效率尤为重要,且不同光照的比例也值得注意。正硅酸盐荧光粉物理和化学性质稳定,光转换效率高,结晶体透光性良好,容易通过微结构调整发射光谱,在白光LED固态照明领域得到了广泛的研究。本文以BaCaAlSiO作为基质材料,分别将Eu,Ce作为掺杂离子,获得了发光较强的荧光粉,同时掺入Mn离子以满足植物照明的需求,并对材料的温度特性进行了研究,证明制备的材料在测温方面具有潜在的应用价值。具体的研究内容如下:(1)通过高温固相法在CO还原的条件下制备了一系列单发射的BaCaAlSiO:Eu和双发射的BaCaAlSiO:Eu,Mn荧光粉。荧光粉BaCaAlSiO:Eu在365nm波长的激发下发射光谱为大宽带,随着浓度的增加光谱出现红移现象,并且发生了浓度猝灭。荧光粉BaCaAlSiO:Eu,Mn在单一紫外光激发下显示出两个宽带,分别为蓝绿色发射峰值和红色发射峰,探讨了其与植物对蓝绿色和红色光的光合作用光谱(PAS)是否吻合。通过分析光谱和衰变寿命的变化,研究了相应的能量传递过程。(2)通过高温固相法在CO还原的情况下制备系列单发射的BaCaAlSiO:Ce和双发射的BaCaAlSiO:Ce,Mn荧光粉。在360nm的激发下,BaCaAlSiO:Ce荧光粉发射出一个不规则的宽带。且随着浓度的增加发光强度改变发生了浓度猝灭。同时浓度增大导致光谱出现了红移的现象。BaCaAlSiO:Ce,Mn系列荧光粉的光致发光性能随着Mn的掺入,在红光波段出现了新的发射峰。当Mn浓度增大时可以看到红光波段的发光强度先逐渐增强后出现下降,这证明了Ce→Mn之间的能量传递。(3)本章研究了BaCaAlSiO:0.3Eu,BaCaAlSiO:0.3Eu,0.3Mn,BaCaAlSiO:0.5Ce,和BaCaAlSiO:0.5Ce,0.3Mn四种荧光粉的变温性能。主要从变温光谱,活化能和玻尔兹曼拟合这些角度探索,这些荧光粉的变温性能表现出不同的规律。尤其值得深入研究的是两个双掺杂的样品,因为两个不同波段的发光中心离子随着温度的升高发光强度的降低速率不同,可以作为潜在的测温材料探究。