稀土铈离子(Ce<'3+>)掺杂YAG荧光粉的湿化学法制备和性能研究

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YAG:Ce荧光粉在白光LED领域具有广泛的应用前景和重要的研究价值。本论文采用湿化学方法制备了YAG:Ce荧光粉,利用热分析、XRD、SEM、荧光激发光谱与发射光谱等手段,系统研究了各种影响因素(煅烧温度、保温时间、助熔剂、气氛、沉淀剂和pH值以及螯合剂用量)对所制备荧光粉的晶化过程、显微形貌和发光性能的影响规律,比较了各种制备方法的不同特点,分析了荧光粉的发光机理。主要研究结果如下:1.通过高分子网络凝胶法制备了YAG:Ce荧光粉,研究了煅烧温度、保温时间以及助熔剂和气氛对荧光粉性能的影响,发现煅烧温度对样品晶化过程、显微形貌以及荧光激发和发射光谱有较大的影响,在1000℃下就可以得到纯的YAG相,比传统的固相反应法低600℃左右,随着煅烧温度的升高,激发和发射光谱的相对强度逐渐提高,在1300℃时相对强度最大;而保温时间对荧光粉性能影响不是很大;助熔剂可以改善荧光粉微观形貌,进而提高荧光粉激发和发射光谱的相对强度;在还原性气氛中煅烧的样品,其激发和发射光谱的相对强度明显高于在空气中煅烧的样品。2.通过共沉淀法制备了YAG:Ce荧光粉,研究了煅烧温度、保温时间以及沉淀剂和pH值对荧光粉性能的影响,发现煅烧温度和保温时间对荧光粉的晶化过程、显微形貌及荧光激发和发射光谱的影响规律与高分子网络凝胶法一致。沉淀剂的种类和pH值对荧光粉发光性能有显著影响,使用NH3·H2O作为沉淀剂,在pH=10时,激发和发射光谱的相对强度最大。3.通过溶胶-凝胶低温燃烧法制备了YAG:Ce荧光粉,研究了金属离子与螯合剂的摩尔比(M/C)、pH值以及煅烧温度对荧光粉性能的影响,发现当M/C=2.0,pH=2时,激发和发射光谱的相对强度最高。随着煅烧温度升高,结晶程度提高,粉体颗粒逐渐长大,样品激发和发射光谱的相对强度也逐渐提高。
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