非还原气氛下直接白光荧光材料中Eu3+可控自还原机制及其光谱可调特征的研究

批准号:
51472223
项目类别:
面上项目
资助金额:
85.0 万元
负责人:
刘艳改
依托单位:
学科分类:
E0210.无机非金属类生物材料
结题年份:
2018
批准年份:
2014
项目状态:
已结题
项目参与者:
梅乐夫、陈健、杨涛、杨得鑫、王宝辰、夏宇飞
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中文摘要
Eu2+是常用的荧光材料激活剂,由于需要还原条件下获得,具有能耗高、成本高等问题,还存在安全隐患。本项目提出通过对基质结构的优化、制备工艺参数和晶体场环境的控制,以Eu2O3为激活剂原料,在非还原气氛中采用固相法制备单独Eu2+稳定激活和Eu3+/Eu2+稳定共激活且比例可调的α-Mg2Al2Si5O18、SrAl2Si2O8、BaMgSiO4等特殊结构化合物为基质的荧光粉。在与还原气氛中制备的Eu2+离子激活荧光粉对照研究的基础上,研究探讨非还原气氛下Eu离子价态稳定性的影响因素,揭示普遍规律,阐明Eu离子的还原机理,并构建模型。获得非还原气氛下荧光材料中Eu3+离子可控自还原技术,并制备出光谱可调LED用直接白光荧光材料。研究结果将对低成本长寿命直接白光荧光材料的发展起到重要作用。
英文摘要
Eu2+, as a common luminescent materials activator, has some disadvantages such as high energy consumption, high cost and potential risk since it need to be prepared in reduced conditions. By optimizing the matrix structure, preparing technology and controlling crystal field environment, using Eu2O3 as the activator raw materials, luminescent powders, with special structural compounds (α-Mg2Al2Si5O18, SrAl2Si2O8, BaMgSiO4) as matrix and single Eu2+ or coexisting and tunable Eu3+/Eu2+ as the activator, will be prepared by solid state method in air in this project. By comparing with those luminescent powders activated by Eu2+ prepared in reducing atmosphere, the factors affecting the stability of Eu ionic valence in air will be studied. The rule of valence transition and reduction mechanism of Eu ion will be revealed. The module will also be built. The controllable self-reduction technology of Eu3+ in air and the preparation of direct-white phosphor with tunable spectrum will be obtained. The results of the research will contribute to the development of white phosphor with long life and low costs.
目前,白光LED存在封装困难以及荧光粉之间重吸收等问题,单一基质白光荧光粉成为LED用荧光材料的研究热点。Eu2+离子作为常用的荧光粉激活剂离子,需要在还原条件下获得,存在成本高、危险性大等弊端。本项目采用自还原的方法制备二价铕和三价铕共存的荧光粉,并对其晶体结构、荧光性质、自还原机理、白光LED应用等方面做了深入的研究,主要成果有:1)获得了Eu2+/Eu3+共存的SrAl2O4: Eu2+/3+和Ba0.79Al10.9O17.14: Eu2+/3+, Li+荧光粉,并确定了影响Eu3+自还原的关键因素。研究发现,合成温度的提高和保温时间的延长可以促进Eu3+的还原;Eu3+掺杂浓度的提高缩短了基质中Eu3+和电子之间的距离,提高了二者在热运动下结合的几率。Li+的掺入对Eu3+的还原起到抑制作用;2)探讨了Eu3+的自还原机理。实现Eu3+在空气气氛中的自还原需满足以下四个条件:Eu3+占据基质中正二价离子格位,基质中有合适的阴离子多面体,基质中没有氧化性离子,被替换的阳离子与Eu2+半径相近;3)获得了Sr4Al14O25: Eu2+/3+, Mn4+和Sr4Al14O25: Eu2+/3+, Tb3+直接白光荧光粉。利用共掺过渡金属离子Mn4+在特殊格位的价态选择性,实现了Eu2+、Eu3+和Mn4+的共存,并探讨了Eu2+-Mn4+的能量传递机理;4)获得了白光LED用蓝色荧光粉α-Mg2Al4Si5O18: Eu2+/3+和LaSiO2N: Eu2+/3+黄色荧光粉。针对不同种类的荧光粉,通过对Eu3+价态稳定性的调节,可以实现对Eu3+发射部分的减弱或增强。本项目开发了不同种类的单一基质白光荧光粉,并研究了Eu3+自还原机理,对推动我国新型直接白光荧光材料的研发、实现节能绿色照明具有重要的指导和借鉴意义。
期刊论文列表
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专利列表
Luminescence properties and energy transfer in K2MgSi4:Ce3+, Tb3+ as a green phosphor
K2MgSi4:Ce3, Tb3 绿色荧光粉的发光特性和能量传递
DOI:10.1166/mex.2016.1279
发表时间:2016
期刊:Materials Express
影响因子:0.7
作者:Xia Yufei;Chen Jian;Liu Yan-Gai;Mei Lefu;Huang Zhaohui;Fang Minghao
通讯作者:Fang Minghao
Crystal structure and luminescence property of a novel single-phase white light emission phosphor KCaBi(PO4)(2):Dy3+
新型单相白光荧光粉KCaBi(PO4)(2):Dy3的晶体结构及发光性能
DOI:10.1016/j.materresbull.2016.10.005
发表时间:2017
期刊:Materials Research Bulletin
影响因子:5.4
作者:Mi Ruiyu;Chen Jian;Liu Yangai;Mei Lefu;Yuan Jiangyan;Xia Yufei;Huang Zhaohui;Fang Minghao
通讯作者:Fang Minghao
Crystal structure and luminescence properties of a single-component white-light-emitting phosphor Ca8ZnLa(PO4)(7):Eu2+,Mn2+
单组分白光荧光粉Ca8ZnLa(PO4)(7):Eu2 ,Mn2的晶体结构及发光性能
DOI:10.1111/jace.14868
发表时间:2017
期刊:Journal of the American Ceramic Society
影响因子:3.9
作者:Mi Ruiyu;Liu Yan-gai;Mei Lefu;Chen Jian;Huang Zhaohui;Fang Minghao;Zhao Chenglong;Liu YG
通讯作者:Liu YG
Discovery of novel solid solution Ca(3)Si(3-x) O(3+x) N(4-2x) : Eu(2+) phosphors: structural evolution and photoluminescence tuning.
新型固溶体 Ca3Si3-xO3 xN4-2x: Eu2 荧光粉的发现:结构演化和光致发光调谐
DOI:10.1038/s41598-017-18319-5
发表时间:2017-12-22
期刊:Scientific reports
影响因子:4.6
作者:Wang B;Liu YG;Huang Z;Fang M;Wu X
通讯作者:Wu X
Color tunable Ba0.79Al10.9O17.14:xEu phosphor prepared in air via valence state control
通过价态控制在空气中制备颜色可调 Ba0.79Al10.9O17.14:xEu 荧光粉
DOI:10.1007/s40145-017-0220-x
发表时间:2017-05
期刊:Journal of Advanced Ceramics
影响因子:16.9
作者:Wang Ziyao;Liu Yangai;Chen Jian;Fang Minghao;Huang Zhaohui;Mei Lefu;Liu YG
通讯作者:Liu YG
荧光粉/光催化剂复合材料中电子传递机理及其光催化性能研究
- 批准号:51772278
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:60.0万元
- 批准年份:2017
- 负责人:刘艳改
- 依托单位:
新型轻质MgAl2O4-CaA112O19耐高温多孔隔热陶瓷材料的研究
- 批准号:51072186
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:40.0万元
- 批准年份:2010
- 负责人:刘艳改
- 依托单位:
结构陶瓷中的LiTaO3第二相产生90°电畴及其对复合陶瓷韧化机理的研究
- 批准号:50602041
- 项目类别:青年科学基金项目
- 资助金额:28.0万元
- 批准年份:2006
- 负责人:刘艳改
- 依托单位:
国内基金
海外基金
