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中南民族大学
硕士学位论文
稀土铕激活的硼酸盐蓝色发光材料的合成及发光性能研究
姓名:郑映丽
申请学位级别:硕士
专业:物理化学
指导教师:陈栋华
2011-04-29
中南民族大学硕士学位论文

摘要

稀土掺杂的硼酸盐荧光粉具有效率高、烧结温度低、合成简便、粒径适中等
3+ 3+
优点而引起人们的关注,特别是 GdMgB5O10:Ce ,Tb 作为一种新型、高效、实
用的绿色荧光粉出现后更引起人们对硼酸盐荧光体的研究兴趣。本文研究了采用
燃烧法和改进的固相法合成稀土金属离子铕激活的硼酸盐发光材料,并研究了其
合成条件和发光性能,简单的探讨了其能量转移机制。本学位论文分 5 章撰写,
具体工作如下:
(1)简要的概述了当前荧光粉的发展史和需求现状;综述了二价铕离子的发
光机理及硼酸盐为基质的发光材料的研究现状和合成方法。
2+
(2)首次采用甘氨酸燃烧法在 750℃合成了 Ca2B5O9Cl:Eu 蓝色荧光粉,研
究了不同摩尔分数的甘氨酸与硝酸溶液中铕离子的最佳反应配比。用 XRD、荧光
磷光分光光度计对该荧光粉的物相及发光性能进行了表征和研究。从 PL 图中看出,
在 340 nm 激发下可得到 434 nm 蓝光发射峰,可用于白光发光二极管。
(3)以尿素为燃料,采用改进的高温固相法合成稀土二价铕掺杂的硼酸铝发
光材料。用 X-射线衍射仪(XRD)表征样品的晶型;通过透射电子显微镜观察到
所合成荧光粉粒径处于 20 至 50 nm 之间;使用荧光、磷光分光光度计(PL)测定样
品的激发发射光谱。另外,进一步研究了掺杂离子浓度对发光性能的影响;简略
的研究了荧光粉的电荷跃迁机制。
2+
(4)用改进的高温固相法在800℃合成蓝光荧光粉CaAl2B2O7:Eu 。用X-射线
衍射仪和透射电子显微镜证实了该荧光粉的晶体结构与颗粒尺寸;探讨了Eu2+ 的
2+ 2+
浓度对CaAl2B2O7:Eu 荧光粉发光性的影响。另外,通过计算得出Eu 能量转移的
共振类型为多重极相互作用。
2+ 2+ 2+
(5)用燃烧辅助高温固相法合成 Zn 或 Mg 掺杂的 CaAl2B2O7:
蓝色荧光粉。分别用 XRD 和 TEM 表征其晶体结构和形貌、元素种类;用 PL 测
量该荧光粉的发光性能。另外,推测了 Zn2+、Mg2+与 Eu2+ 之间的能量转移机制。

关键词:荧光粉,硼酸盐,能量转移机制,发光性能,改进的固相法
5
中南民族大学硕士学位论文
Abstract

More and more people are interest in rare earth doped borate phosphor, due to
their low synthetic temperature, easy preparation, high luminescent brightness and
uniform dimension. Particularly, great interest about borate phosphor has resulted in
3+ 3+
rapid developments after the emergence of GdMgB5O10: Ce , Tb as a novel, efficient
and practical green phosphor. In this paper, Rare earth metal ion activated borates
luminescence materials have been essfully synthesized by a modified solid-state
reaction. The synthesis conditions, the luminescent properties and simple energy
transfer mechanism have been studied.
This dissertation has five chapters, as follows:
(1) Given an overview for the development history and current status of phosphor,
reviewed the luminescence mechanism of divalent europium ion and described the
current status