《單相多波長可調硼酸鹽基螢光粉的合成與發光性能調控》是依託南開大學，由武莉擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：單相多波長可調硼酸鹽基螢光粉的合成與發光性能調控
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：武莉
- 依託單位：南開大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
研發新型單相多波長可調的螢光粉，對於製備高顯色指數、低色溫的暖白光LED及固態照明的發展具有重要意義。本項目擬以陽離子格位晶場差異大的鹼土金屬鋅硼酸鹽體系基質的螢光粉為研究對象，以敏化離子與激活離子間能量傳遞與發光性能調控為主線，從結構角度，深入研究硼酸鹽基質的晶場環境對激活離子發光的影響及能量傳遞與發光性能之間的關係，探索合成條件溫和的新型白光LED用單相多波長可調螢光粉。利用X射線衍射研究多個鹼土金屬鋅硼酸鹽體系三元系固相線下相關係，選擇含有多個激活離子可占據的晶場差異較大晶格位置的化合物為基質，進行不同濃度、種類稀土離子及Mn2+離子的摻雜，深入研究基質晶場環境對激活離子發光的影響及其能量傳遞過程。在此基礎上，通過多樣化離子摻雜調控發光波長，實現單基質螢光粉的色度調節，進而獲得高顯色指數低色溫的暖白光螢光粉，為白光LED照明提供理想材料。
結題摘要
為研發新型單相多波長可調螢光粉，為暖白光LED照明提供材料，本項目以陽離子格位晶場差異大的鹼土金屬鋅硼酸鹽體系基質的螢光粉為研究對象，深入研究了硼酸鹽基質的晶場環境對激活離子發光的影響及能量傳遞與發光性能之間的關係，取得如下主要成果： 研究了過渡族金屬離子Mn2+的反常發光性質及特殊製備方式。合成了第一個Mg基單摻Mn2+高強度紅色螢光粉,豐富了單摻Mn2+獲得高亮度螢光基質的研究種類，擴大了該類螢光材料的研究範疇，文章以內封面形式發表在Delton Transactions上。通過多種手段詳細研究了α-LiZnBO3:Mn2+的局域晶場環境，發現是由於扭曲的四配位晶場導致了Mn2+離子能級劈裂，第一激發態4T1移動到更低能級，從而出現發光的紅移。利用特殊的基質結構，在空氣氣氛下製備出低價態Mn2+激活的螢光粉，可避免高溫氧化及改善熱猝滅。 研究了螢光粉在高溫下的相變及熱穩定性的改善。α-NaSrBO3是一種優秀的基質材料，但在LED的工作溫度會發生相變，轉變為β-NaSrBO3。該高溫相無法通過淬火穩定在室溫，我們通過化學取代的方法在室溫獲得該高溫相，並用粉末從頭算法解析了其晶體結構。β-NaSrBO3:Ce3+藍色螢光粉具有比α-NaSrBO3:Ce3+更優異的熱穩定性，並用於製備了色溫為3654K顯色指數Ra=92.8的暖白光LED燈泡。此外，通過共摻敏化離子的方式提升了紅色螢光粉SrBi2B2O7:Sm3+,Eu3+的熱穩定性並通過第一性原理計算證實該方法的可行性。 研究了激活離子在具有多種陽離子格位的基質中的占位情況及局域晶場環境對離子發光的影響，並在此基礎上，設計合成了單相色度可調的暖白螢光粉。
