溶胶凝胶-燃烧法制备SrMgAl10O17∶Eu^2+、Mn^2+高效蓝绿荧光粉及其发

1、()文章编号:)卷年第期(、溶胶凝胶燃烧法制备SrMAluMnOEg高效蓝绿荧光粉及其发光特性研究()中国计量学院光学与电子科技学院,杭州北京北方节能环保有限公司,北京;摘要:燃烧法制备了S采用溶胶凝胶rMAlgO场发射扫描电子显微镜(和EFESEM)DX能谱分析)仪(等测试手段对所得样品进行表征.结果表EDS产物结晶度高,形貌规则,且均匀性好.随着m,的掺入,发射光谱出现了双峰,分别为Mnnm的、明,共掺杂的SEuMnAM荧光粉颗粒长度约为,M(、)高效蓝绿双峰荧EunSAMEuMn、光粉,并利用X射线衍射仪(荧光光谱仪(XRD)PL)张宏,王乐,李旸晖,焦峰,梁培,沈常宇,沈晔(,绿粉B和

2、蓝粉Y,Gd)BOuaAlnEOM.但是,这些材料在使用过程中BaMAlugOE尚存在一些不足,如绿色荧光体余辉过长,蓝色荧光体稳定性较差.近来研究表明,SrMAlugOE(在发射光谱为SAM)nm紫外光激发下,nm的蓝光;在下焙烧min后,SAM仍能表现出良好的发光性能.因此,大力发展性能优越、制备工艺简单、成本低廉的WLED用铝酸盐荧光粉尤为重要.,结存在合成温度高、周期长、耗能高、产物易结块间的能量传递也达到饱和.与传统燃烧EuMn法相比,溶胶凝胶燃烧法提高了荧光粉的猝灭浓度,蓝光和掺杂浓度达到nm的绿光.当Mn时,对应nm的绿光发射光谱峰值达到最大值,传统制备铝酸盐荧光粉的主要方法是固

3、相高温烧等问题.所以,开展铝酸盐荧光粉新型制备方法的研究引起了人们广泛关注.溶胶凝胶法在粉体材且增强了荧光强度.还以Dexter能量传递理论为依据,通过能量转移效率和临界距离的计算,对体系中存在的能量传递机制进行了讨论.此外,与单独掺杂料的制备中得到广泛的应用,具有产物均匀性好、结晶度高等优点,但是其缺点是操作复杂、周期长.而燃烧法的工艺简单、合成温度低、反应时间短,弥补了高、的S共掺的SEuAM相比,EuMnAM荧光粉具有较好的热稳定性.关键词:燃烧法;能量传递;溶胶凝胶SrMAlgO;热稳定性:/DOIissnj中图分类号:O文献标识码:A温固相法和溶胶凝胶法的不足.本文在现有的溶胶凝胶法

4、和燃烧法的基础上研究一种新型的荧光粉合成方法,即溶胶凝胶燃烧法用以制备铝酸盐荧光粉.以S为基rMAlSAM)gO(、质,掺入E两种激活离子,通过溶胶凝胶燃uMn烧法合成了具有蓝光和绿光的双峰高亮度铝酸盐高效S、,荧光粉并借助各种rMAluMngOE分析手段研究了其显微结构、发光光谱、热稳定性以及之间的能量转移现象和机制.研究结果表EuMn明,溶胶凝胶燃烧法制备的荧光粉具有结晶性好、发引言被称作第四代照明光源,以其高效节能、超长WLED)寿命、无辐射、绿色环保、光效率高、安全系数大等优点,在社会和经济可持续发展要求的背景下,成为了当.目前实现WL前最重要的新型照明光源之一ED:()利用三基色原理

5、,的方法主要以红、绿、蓝种,白光发光二极管(简称whitelihtemittiniodeggd光效率高和淬灭浓度大的优点.(芯片按比例混色得到白光;)蓝光LED芯片黄光紫外(绿、蓝三基色荧光粉.其UV)LED芯片红、中紫外(绿、蓝三基色荧光粉得UV)LED芯片红、:针对UV红粉LED应用的商用荧光体主要有实验()蓝色L(荧光粉;ED芯片绿光和红光荧光粉;)到的WL成本低且专利局限较小等ED具有显色性高、优点,是今后半导体照明技术的一个重要发展方向.样品制备(、(以A分析纯)分析lNOHO(SrNO) )(、分析纯)分析纯)分CO(NH)MnCOCH(HO、析纯)浓HNO和E为原料.)u)(O(

6、实验步骤为按照化学计量比精确称取以上原硝酸盐材料以及激活剂E再分别按与硝酸盐unCOO和M;、(、纯)分析纯)分析纯)MNOHO(HBOg) ();基金项目:国家自然科学基金青年基金资助项目(浙江省自然科学基金资助项目(浙江新苗,Z)人才计划资助项目(R:收到初稿日期:收到修改稿日期:通讯作者:王乐,Emailcallaclueducnj,作者简介:张宏(男,湖北黄冈人,硕士,师承王乐副教授,主要L)ED照明和纳米材料研究.、张宏等:溶胶凝胶燃烧法制备S高效蓝绿荧光粉及其发光特性研究rMAluMngOESAM的摩尔比为和取得浓硝酸和无水乙醇.将E然后加入所称uO溶于浓硝酸至透明溶液,取的硝酸盐

7、、硼酸和尿素不断搅拌,得到最终需要的混合溶液.将混合溶液置于浴锅中于恒温水浴h至全部溶解,变成淡黄色溶胶.将冷却后的白色凝胶移至马弗炉中,于整个燃烧反应过程燃烧反应,、到S荧光粉.rMAluMngOE样品表征的摩尔比按与和取得尿素和硼酸,(比M略小,因此Mnm)nm)ng半径(进入样品基质后取代M使得晶格常数变小,导致g,其晶面间距变小,衍射峰出现红移现象.保温m持续m冷却并研磨即得inin后取出,利用德国BrukerDPHASER型X射线衍射仪(,铜靶K步长为扫描范围线,nm,°、图不同M掺杂浓度SnrMlugxAOE样品的xMn局部放大图为品的晶体°结,电压和电流分别为

8、构和物相进行分析k;利V和用美国mA)对样光谱和发射obinYvonF光luo谱ro,l利og荧光光谱仪测试了样品HO的RI激B发A用日本型冷场发射扫描电子显微镜H(ATACHI公司SU貌特征,利用分析.所有测试均在室温下完成EDAX公司EDXFE能SE谱M分)析测仪得进样行品的形.EDS结果与讨论X图Ru、xD分析为不同Mn样品的Mn掺杂浓度XRD图.SrMgxAlO图不同、igxXxRMDnMn掺杂浓度样品的patternsXofRD与标准卡片对比图SrMgxAlOEu,SrMgxAlOEu由t此raMt可inon见sphosphorswithvaryingMnconcen,SrMgxAl

9、OEu、xMn(x准衍射峰()粉末的XRD衍射峰与备的荧光粉J是CP单DS一N纯O相.荧光)粉非S基常rM质吻g的合Al晶,O的标格表中明所制和两组离子具有非常接近的离子半径Mg离子分别被激活剂Eu和,M且掺入量很少n所取代,S由于r,因此,显影响Mn的引入对.对比不同掺杂浓度的样品发现SAM荧光粉基质晶体结构没有明并不会改变基质的结构,但通过对大发现,当XRD图谱的局部放Mn的加入的增加,小的偏移SrEu掺杂为随着时(M图gAl),这O是E由u于作,为M激n活峰向右出现了Mn掺杂浓度剂的微Mn半径igShiftingandbroXadReDningofpeakswithincreas另外in

10、gt,h根据法扬eMnc(ontent相同,则其极化作用会随半径减小而上升Fajan)法则,若阳离子的价位,且电子云膨胀效应与共价性成正比.简言之,极化效应与配位基到中心阳离子的距离成反比,激活离子,将具有M代替结构相同而半径相对较小的主体晶格时n较大的电子云膨胀效应,亦使发射光谱红移.如表所示,随着小的趋势Mn掺杂浓度的增加,.SAM样品的晶粒参数呈减表TableL不同Eauttic,eMxpn掺杂浓度样品的晶粒参数Marname(txersofSrMg)xAlOMn掺杂量晶格常数/moanm晶胞体积c/lnm样品形貌分析图的棒状SE,M为照片Sr.M从图gAl长度在mO可以看出样品不同激活剂掺杂情况下,左右.另外,Sr荧M光gA粉l颗O粒晶粒呈尺寸均匀、形貌规则,该结果与游艳等,的研究报道基本一致.如图所示,实验制备的荧光粉样品在碳管炉中经过二次处理(在,纯,E不D含S的测试结果分析可知最终得到的样品位相较HN气体保护下,后)有碳等燃烧