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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 摻銪的雙鎢（鉬）酸鹽的制備及其發(fā)光性質(zhì)
- 小類：
- 數(shù)理
- 簡(jiǎn)介：
- 在本作品中，為了克服高溫固相法的缺點(diǎn)，采用軟化學(xué)法成功合成了NaTb(WO4)2:Eu3+與NaGd(MoO4)2:Eu3+熒光粉。NTbW:Eu熒光粉顏色可調(diào)，隨著Eu3+摻雜濃度的增加，可從綠色、青綠色、黃色到紅色轉(zhuǎn)變，因此這種熒光粉在發(fā)光與顯示系統(tǒng)具有重要應(yīng)用。NGM:Eu被紫外和藍(lán)光LED芯片的光有效激發(fā)可發(fā)射明亮的紅光，可以作為應(yīng)用在白光LED上的紅色熒光粉。
- 詳細(xì)介紹：
- 本作品中，采用軟化學(xué)法（水熱法與溶膠-凝膠法）合成稀土摻雜雙鎢（鉬）酸鹽的熒光粉材料。溶膠-凝膠法相對(duì)于固相合成法有許多優(yōu)點(diǎn)，包括簡(jiǎn)單的化學(xué)計(jì)量比、均勻性好、合成溫度低、合成的樣品尺寸小、顆粒尺寸分布均勻等。在本實(shí)驗(yàn)中通過溶膠-凝膠法成功合成了顆粒大小均勻形狀規(guī)則的NaGd(MoO4)2:Eu3+(NGM:Eu)紅色熒光粉。水熱法對(duì)于固相合成法也有諸多優(yōu)點(diǎn)，例如晶體生長(zhǎng)界面穩(wěn)定、樣品結(jié)晶程度高、合成溫度低、易于控制合成等優(yōu)點(diǎn)，在溫度較低的情況下成功合成了高結(jié)晶度、低缺陷的NaTb(WO4)2:Eu3+(NTbW:Eu)熒光粉。這將有利于得到高效發(fā)光的熒光粉樣品，從而使其在具有一定使用價(jià)值上提供了保證。 NTbW:Eu 和NGM:Eu兩種新型熒光粉具有獨(dú)特優(yōu)異的發(fā)光性質(zhì)。在單一波長(zhǎng)激發(fā)下，NTbW:Eu熒光粉顏色可調(diào)，隨著 Eu3+摻雜濃度的增加，可以從綠色、青綠色、黃色到紅色，這熒光性能在發(fā)光與顯示系統(tǒng)（熒光燈、電場(chǎng)顯示器、等離子顯示器等）中有重要應(yīng)用，而且深入研究了NTbW:Eu的能量傳遞機(jī)理。NGM:Eu熒光粉在395nm和465nm波長(zhǎng)激發(fā)下可發(fā)射明亮的紅光（616nm波長(zhǎng)），激發(fā)波長(zhǎng)與紫外及藍(lán)光LED芯片發(fā)射波長(zhǎng)相一致，通過發(fā)射光譜計(jì)算出35%NGM:Eu熒光粉的色坐標(biāo)（x=0.668,y=0.332），與NTSC標(biāo)準(zhǔn)(x=0.670,y=0.332)非常接近。因此高發(fā)光強(qiáng)度，高發(fā)光效率以及溫和的合成條件將使NGM:Eu紅色熒光粉在白光LEDs方面具有重要應(yīng)用價(jià)值。 因此，本項(xiàng)目開展的研究具有顯著的科學(xué)價(jià)值與創(chuàng)新性，不僅成功克服了高溫固相法合成熒光粉的缺點(diǎn)，進(jìn)一步完善了熒光粉晶體結(jié)構(gòu)、摻雜、能量傳遞機(jī)制等理論，為新型熒光粉的合成與發(fā)光性質(zhì)研究提供了強(qiáng)有力的理論指導(dǎo)。
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作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 目的：為克服高溫固相合成法的缺點(diǎn)，采用軟化學(xué)法制備摻銪的雙鎢（鉬）酸鹽熒光粉，實(shí)現(xiàn)雙鎢（鉬）酸鹽中鎢（鉬）酸根對(duì)稀土離子的敏化發(fā)光，研究熒光粉的發(fā)光性質(zhì)及其能量傳遞機(jī)理，以獲得高效熒光粉，從而使之在發(fā)光與顯示體系中應(yīng)用。 基本思路： 1、探索摻銪的雙鎢（鉬）酸鹽簡(jiǎn)便經(jīng)濟(jì)的合成方 法。 2、研究其發(fā)光性能與能量傳遞機(jī)理。 3、嘗試發(fā)光優(yōu)異的熒光粉樣品在發(fā)光與顯示體系中應(yīng)用。
科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處
- 在本研究中克服了高溫固相法的缺點(diǎn)，分別采用水熱法與溶膠-凝膠法成功合成了NTbW:Eu與NGM:Eu熒光粉。目前國(guó)際上尚未報(bào)道一步純水熱法合成NTbW:Eu熒光粉以及在此基礎(chǔ)上進(jìn)行能量傳遞機(jī)理及其發(fā)光顏色可調(diào)的系統(tǒng)研究。通過研究NTbW:Eu熒光粉能量傳遞機(jī)理，發(fā)現(xiàn)NTbW:Eu熒光粉顏色可調(diào)。在紫外和藍(lán)光LED芯片發(fā)射的光激發(fā)下，NGM:Eu可發(fā)射明亮的紅光，色坐標(biāo)與NTSC標(biāo)準(zhǔn)非常接近。
應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義
- 稀土離子摻雜鎢（鉬）酸鹽等無機(jī)功能材料，已被廣泛應(yīng)用于節(jié)能燈，場(chǎng)發(fā)射顯示器和白光二極管等方面。通過系統(tǒng)研究NTbW:Eu熒光粉能量傳遞機(jī)理，發(fā)現(xiàn)NTbW:Eu熒光粉顏色可調(diào)，可以從綠色、青綠色和黃色轉(zhuǎn)變成紅色。NGM:Eu熒光粉在395nm和465nm（與紫外和藍(lán)光LED芯片發(fā)射相一致）激發(fā)下均可發(fā)射明亮的紅光，可以作為白光LED用紅色熒光粉。因此這兩種優(yōu)異的熒光粉在發(fā)光與顯示體系中具有重要應(yīng)用。
學(xué)術(shù)論文摘要
- 摘要： 本文采用軟化學(xué)法（水熱法與溶膠-凝膠法）成功合成了摻雜不同濃度Eu3+的雙鎢酸鹽 NTbW與雙鉬酸鹽NGM的熒光粉。通過粉末X射線衍射(XRD)和掃描電子顯微鏡(SEM)來表征熒光粉的晶體結(jié)構(gòu)、顆粒大小及形貌；激發(fā)光譜和發(fā)射光譜以及熒光衰減曲線來表征熒光粉的發(fā)光性能及其能量傳遞機(jī)理。XRD確認(rèn)摻雜不同濃度Eu3+的NTbW和NGM均具有白鎢礦結(jié)構(gòu)；SEM圖像顯示摻雜不同濃度Eu的NTbW為單分散的刺猬狀顆粒以及顆粒平均大小為3μm，而NGM:Eu的形貌為納米棒狀（長(zhǎng)：150nm-550nm，寬：30nm-100nm），顆粒存在聚集。由NTbW:Eu發(fā)射光譜可知，在單一波長(zhǎng)激發(fā)下通過調(diào)節(jié)Eu3+摻雜濃度，NTbW:Eu熒光粉可以從綠色、青綠色和黃色轉(zhuǎn)變成紅色，這一發(fā)光性能在發(fā)光與顯示體系中有潛在應(yīng)用。而NGM的發(fā)射光譜表明在395nm和465nm激發(fā)下發(fā)射強(qiáng)烈的紅光（616nm 對(duì)應(yīng)5D0-7F2躍遷），這兩個(gè)激發(fā)波長(zhǎng)與應(yīng)用的紫外和藍(lán)光LED芯片相一致。高發(fā)光強(qiáng)度，高發(fā)光效率以及溫和的合成條件將使NGM:Eu紅粉熒光粉在白光LEDs方面具有潛在應(yīng)用。
獲獎(jiǎng)情況
- [1]“Energy transfer and luminescence properties of Eu3+-doped NaTb(WO4)2 phosphor prepared by a facile hydrothermal method” Optical Materials. 45（2011）1145-1149. [2]“Photoluminescence properties of NaGd(MoO4)2:Eu3+ nanophosphors prepared by sol–gel method” Materials Research Bulletin. 45 (2010) 1145-1149.
鑒定結(jié)果
- 在本研究中通過溶膠-凝膠法與水熱法合成了摻銪的雙鎢（鉬）復(fù)合材料。最終獲得高效熒光粉，研究?jī)?nèi)容具有科學(xué)價(jià)值與創(chuàng)新性，其結(jié)果已經(jīng)發(fā)表在Opt. Mater.與Mater. Res. Bull.期刊。
參考文獻(xiàn)
- [1]F. Lei, B. Yan, H. H. Chen, J. T. Zhao, Inorg. Chem. 48 (2009) 7576. [2]Z. H. Xu, C. X. Li, G. G. Li, R. T. Chai, C. Peng, D. M. Yang, J. Lin, J. Phys.Chem. C 114 (2010) 2573. [3]C. H. Chiu, M. F. Wang, C. S. Lee, T. M. Chen, J. Solid State Chem. 180 (2007) 619. [4]W. Ding, J. Wang, M. Zhang, Q. Zhang, Q. Su, Chem. Phys. Lett. 435 (2007) 301.
同類課題研究水平概述
- 由于稀土及其摻雜稀土離子化合物的4f層電子躍遷產(chǎn)生了豐富的發(fā)光顏色，因此近年來這些化合物作為無機(jī)發(fā)光材料已經(jīng)被廣泛應(yīng)用到發(fā)光和顯示體系，諸如熒光燈、白光LEDs、場(chǎng)發(fā)射顯示器和等離子顯示器等。 鎢（鉬）酸鹽基質(zhì)材料具有化學(xué)性質(zhì)和耐輻照性非常穩(wěn)定，容易制備等優(yōu)點(diǎn)，而且摻入適當(dāng)?shù)南⊥岭x子，不僅能提高鎢（鉬）酸鹽的發(fā)光強(qiáng)度，還能豐富這些材料的發(fā)光性能，克服單純的鎢（鉬）酸鹽的發(fā)光性能相對(duì)單一、光效率較低等缺點(diǎn)。稀土摻雜到鎢（鉬）酸鹽的基質(zhì)中，可以設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)鎢（鉬）酸鹽對(duì)稀土離子的敏化發(fā)光。這類材料兼具有鎢（鉬）酸鹽熱穩(wěn)定性和稀土離子優(yōu)異的發(fā)光特性，有望成為一類新型的發(fā)光材料，在熒光材料，傳感器與顯示器等多種領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景。目前國(guó)內(nèi)外研究小組采用軟化學(xué)制備出了具有不同尺寸、不同結(jié)構(gòu)和不同組成的摻雜Eu3+的雙鎢（鉬）酸鹽熒光粉，并系統(tǒng)地研究了它們的發(fā)光性能。例如，長(zhǎng)春應(yīng)化所林君等人報(bào)道了TbBO3:Eu3+熒光粉的能量傳遞的機(jī)理與顏色可調(diào)的可行性以及NaY(MoO4)2:Eu3+/Tb3+自組裝過程與顏色可調(diào)的研究；中國(guó)科技大學(xué)錢逸泰等報(bào)道了Eu3+ 與Tb3+雙摻NaLa(WO4)2熒光粉的發(fā)光性能與能量傳遞的研究。西南大學(xué)楊軍等人報(bào)道了Tb(OH)3:Eu3+顏色可調(diào)及能量傳遞的研究；美國(guó)加利福大學(xué)A. S. Cheetham 報(bào)道了NaM(WO4)1-x(MoO4)x(M=G、Y)新型熒光粉發(fā)光性能的研究；波蘭科學(xué)院R. Pazik, A. Zych, W. Strek等人報(bào)道了KGd(WO4)2: Eu3+納米級(jí)熒光粉的發(fā)光性能。 然而，目前國(guó)際上尚未開展采用純水熱法成功合成摻銪的雙鎢酸鹽熒光粉樣品以及在此基礎(chǔ)上進(jìn)行從鎢酸根到稀土離子之間的能量傳遞和稀土離子之間的能量傳遞甚至做到在這種基質(zhì)中發(fā)光顏色可調(diào)的系統(tǒng)研究。通過研究摻銪的雙鎢酸鹽熒光粉能量傳遞的機(jī)理與可否實(shí)現(xiàn)熒光粉顏色可調(diào)來推廣稀土熒光粉應(yīng)用領(lǐng)域。另外探索一種更高效的應(yīng)用在紫外、藍(lán)光發(fā)光二極管的紅色熒光粉是一項(xiàng)有吸引力和富有挑戰(zhàn)性的研究課題。而且如何在溫和條件下合成顆粒小、結(jié)晶度高、分散均勻、發(fā)光性能優(yōu)異并且顏色可調(diào)的熒光粉仍是材料研究者未來的努力方向。
