白光LED用稀土高分子荧光粉的设计、合成及发光性能研究

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发光二极管(LED)具有寿命长、节能、环保等优点而备受广大厂商的青睐。白光是最常见与最普遍的光源,而白光LED以荧光转换体的研究最为关键,所以研究白光LED用荧光粉具有理论意义和实际应用价值。本论文以设计合成具有高发光性能的白光稀土高分子荧光粉为研究目标,采用先配合再聚合的技术路线,合成得到蓝黄二基色、红绿蓝三基色的白光稀土高分子荧光粉。1.合成了蓝黄二基色准白光高分子荧光粉。以稀土Dy(Ⅲ)离子为发光中心,合成得到Dy(Ⅲ)离子配合物单体,和高分子单体共聚得到高分子荧光粉。结果表明:镝配合物单体在480nm和572nm处发射Dy(Ⅲ)离子的特征峰,根据荧光光谱计算其色坐标为(0.33,0.38),位于白光区。和配合物单体相比,共聚物中蓝光和黄光的强度比发生变化,色坐标移至(0.31,0.33),更接近于正白光(0.33,0.33),但共聚物的荧光强度和量子产率有所降低,限制了其在发光材料中的应用。2.合成了两种稀土铕和两种稀土铽配合物单体,根据溶解性、激发波长、空间位阻、发光性能筛选色坐标位于(0.540,0.314)的配合物Eu(TTA)3(UA)作为三基色的红光成分,选用色坐标为(0.231,0.463)的Tb(2-ABA)3(UA)2作为三基色的绿光成分,用于白光高分子荧光粉的聚合。3.对于本文合成的稀土配合物,采用Gussian03程序包计算配体的单重态和三重态能级,和实验值吻合较好,证实了该理论计算方法的可靠性;并根据配体的最低三重态能级和稀土离子共振能级的匹配程度,研究了配合物单体分子内能量传递机理及过程,为设计高性能稀土发光材料提供定的理论指导。4.本论文以Be(Ⅱ)离子为发光中心,合成了发蓝光的铍(Ⅱ)配合物单体Be(BTZ)(MAA)。该配合物易溶于有机溶剂、空间位阻小、可被365nm波长激发、发射波长位于460nm附近,色坐标位于(0.161,0.054),属蓝光发射,可用作三基色的蓝光成分5.将筛选出的红、绿、蓝三基色配合物单体分别和高分子单体共聚得到单色高分子荧光粉。结果表明:配合物单体成功键合到高分子链上,均匀地分散到高分子基质中;红、绿高分子荧光粉保持了配合物单体的发光特性,而蓝色高分子荧光粉和配合物单体相比,发射波长蓝移了30nm;红、绿、蓝单色高分子荧光粉的色坐标分别为(0.579,0.330)、(0.262,0.554)、(0.157,0.067),发光强度分别提高到配合物单体的1.69、11.53、10.57倍。6.共混型高分子荧光粉。根据色度学原理,依据色坐标和发光强度,编写了配色程序,用配色程序计算得到不同色坐标下的共混比例,采用溶剂共混法制得共混型高分子荧光粉。研究结果表明:单色聚合物在共混高分子荧光粉体系中保持了各自的发光特性,在Eu3+和Tb3+之间并未发生能量传递。色坐标实验值和理论值吻合较好,证明了配色方案的可行性和对实验的指导性。7.共聚型高分子荧光粉。依据配色方案,将三基色配合物单体和高分子单体按比例共聚制得共聚型高分子荧光粉。研究结果表明:四元共聚物保持了红、绿配合物单体的发光特性,而蓝光相对于配合物单体产生了30nm的蓝移。共聚型高分子荧光粉中Eu3+和Tb3+之间同样没有发生能量传递,说明在高分子聚合物中,高分子基质对配合物单体的“稀释效应”降低甚至避免了能量传递的发生。色坐标的实验值和理论值吻合较好,验证本配色方案对共聚型高分子荧光粉合成的指导意义。
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