《ABSiO4基螢光粉的晶體結構調變機制和發光性能調控研究》是依託北京科技大學，由夏志國擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：ABSiO4基螢光粉的晶體結構調變機制和發光性能調控研究
- 依託單位：北京科技大學
- 項目負責人：夏志國
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
研究稀土發光材料的晶格特性和激活離子占位環境，對發光性能調控具有重要的科學意義。本項目以ABSiO4基正矽酸鹽螢光粉為研究對象，圍繞“化學組成-晶體結構-Eu2+/Ce3+摻雜發光性能”的構效關係，擬設計和篩選正矽酸鹽基新相和同構固溶體物相，研究其化學組成與穩定晶相結構的關係，明晰物相組成、合成溫度/氣氛/時間、摻雜離子等對晶體結構調變機制的影響。合成Eu2+/Ce3+摻雜ABSiO4基螢光粉，利用稀土離子的結構探針效應和發光性能差異，探討ABSiO4基螢光粉中結構演變效應及其對發光性能的影響，並結合先進固體結構分析技術確定激活離子占位環境。進一步探索不同矽源、合成新方法和表面後處理技術以實現基質組成、結構、形貌的調控和螢光粉發光強度、熱穩定性及效率的提高，開發出滿足白光LED器件要求的高效稀土發光材料，同時為稀土發光材料的化學組成與結構調控、離子占位機理與結構-性能關係研究奠定科學基礎。
結題摘要
以(Sr,Ba)2SiO4:Eu2+為代表的ABSiO4基正矽酸鹽螢光粉展現出優異的發光性能與化學組成、結構的可調變性，可作為滿足白光LED器件使用需求的優良備選螢光粉。本項目以ABSiO4基正矽酸鹽螢光粉為研究對象，以“化學組成-晶體結構-Eu2+/Ce3+摻雜發光性能”的構效關係為研究主線，開展設計和篩選正矽酸鹽基新相和同構固溶體物相的研究。在項目研究中，我們通過不同合成方法，得到了系列Eu2+/Ce3+摻雜ABSiO4基螢光粉，探討ABSiO4基螢光粉中結構演變效應及其對發光性能的影響，開發出滿足白光LED器件要求的新型稀土發光材料，同時為稀土發光材料的化學組成與結構調控、離子占位機理與結構-性能關係研究奠定了科學基礎。本項目所完成的代表性工作匯總如下：（1）圍繞ABSiO4基正矽酸鹽，利用組分設計和離子共摻雜，獲得了一系列滿足白光LED器件套用的高效稀土發光材料，例如Ca2−xSrxSiO4:Ce3+、KxCs1-xAlSi2O6:Eu2+和Ba4Si6O16:Ce3+,Eu2+等；（2）開展了ABSiO4:Eu2+/Ce3+螢光粉的晶體學占位與結構-發光性能關係研究，建立了組成-結構-發光性能的構效關係研究策略。（3）開展了矽酸鹽體系的稀土發光材料的製備方法研究，提出了通過控制前驅體物相，進而實現了矽酸鹽基發光材料顆粒形貌的控制合成。（4）以ABSiO4基正矽酸鹽擴展了礦物結構模型篩選和結構單元共取代的結構設計理念，開發了系列新型稀土發光材料，如β-K2SO4型高熱穩定性磷酸鹽K2BaCa(PO4)2:Eu2+、UCr4C4型窄帶藍色螢光粉RbNa3(Li3SiO4)4:Eu2+等。依託本項目，系列研究工作分別在J.Am.Chem.Soc.、Adv.Mater.和Angew.Chem.Int.Ed.等期刊發表，本項目所提出的圍繞ABSiO4基正矽酸鹽螢光粉開展“化學組成-晶體結構-Eu2+/Ce3+摻雜發光性能”的構效關係研究，採用這一策略探索新型稀土發光材料具有重要的指導意義。截止到2019年12月底，本項目的相關研究內容共發表基金資助相關論文61篇，全部被SCI收錄；申報國家發明專利7項。培養研究生11名，其中博士研究生4名。本項目圓滿完成了任務書中所預定完成的研究成果。
