白光LED用单一基质钨/钼酸盐荧光粉的熔盐合成及发光性能研究

White light emitting diodes (WLEDs) are the most prospective light source in the 21st century for energy saving and environmental protection. Full-color single compoent WLEDs can overcome the shortcomings of ratio control of RGB phosphors for WLEDs and the poor color rendering index (CRI)of InGaN blue chip excited yellow emission phosphor (YAG:Ce) at present.In this project we plan to choose RE2(W(Mo))2O9, A2REW(Mo)O6(A = Na, K, RE = Y, La, Gd, Lu) tungstate and molybdate as research object, and apply hydrothermal precusor combine low temperature molten salt synthesis method to explore novel rare earth based tungstate and molybdate single component phosphors used in WLEDs by controlling the type of doping ions, composition and morphology of nanocrystalline, and taking into account the luminescence performance of the device design. Systematically investigated the optimal preparation conditons of hydrothermal precursor - low temperature molten salt synthesis and the electronic energy level structure, fluorescence kinetics, microstructure of the doping active ions.Finally,we will reveal the effects of reaction conditions on the luminescent properties and probe into the luminescent mechanism. The research of this project will put forward new understanding on single matrix white material and provide important theoretical and technical basis for its wide application and open up new application field.

白光发光二极管（WLEDs）是21世纪最具发展前景的节能环保照明光源。全色单一基质白光LED可以克服红、绿、蓝三基色粉配比调控的问题以及当前商用白光LED（蓝光芯片激发YAG：Ce荧光粉）存在的显色性差等问题。本申请拟以钨/钼酸盐RE2(W(Mo))2O9和A2REW(Mo)O6(A=Na,K, RE=Y,La,Gd,Lu)体系为主要研究对象，采用水热前驱法结合低温熔盐技术，通过控制离子掺杂种类、配比及微纳米晶体的形貌，并兼顾LED器件的发光性能合成新型白光LED用稀土基钨/钼酸盐单一基质白光材料。系统研究水热前驱-低温熔盐合成的最优制备条件和掺杂离子的电子能级结构、荧光动力学等光学性能。最终揭示微观结构、反应条件对其发光性能的影响和探讨发光机理。本项目的研究将对单一基质白光材料的研究和应用提供重要的技术依据，对开发新型的单一基质白光LED用荧光粉具有重要的意义。

白光LED作为第四代照明光源，因其尺寸小、节能、环保、使用寿命长等优点使得其已经完全商业化并逐步取代传统荧光灯。现有的商业白光LED是由蓝光芯片和YAG：Ce黄粉复合获得白光，虽然亮度高但是因为缺乏红光成分而显色性偏低，因此全色单一基质白光LED荧光粉的研究开发具有重要意义。本项目以钨钼酸盐为基质，采用熔盐、水热、固相法制备了一系列单一/多发光中心的用于白光LED的钨钼酸盐荧光粉，内容如下：.采用水热法合成了一系列Eu3+掺杂的稀土基（Y，La）钨酸盐的白光材料。通过改变Eu3+的掺杂浓度实现了对产物的发光颜色的调控，当Eu3+掺杂为0.04时，在紫外激发下获得明亮的白光材料。Y2-x(WO4)3:xEu3+和La2-x(WO4)3:xEu3+中Eu3+的最佳掺杂浓度分别为0.12，0.08，衰减时间分别为479和 682 µs。采用水热法及柠檬酸盐法成功合成了La2-xW2O9:xEu3+红色发光材料，水热法制备粉体的温度较低，且发光效率较柠檬酸盐法制备的有明显提高。采用表面活性剂辅助的水热方法成功地合成了一系列不同形貌的Y2-xMoO6:xEu3+多晶，研究了Eu3+掺杂浓度、反应时间、溶液pH值、表面活性剂浓度等参数对产物形貌和发光的影响。稀土离子的最佳掺杂浓度为0.24。使用熔盐法制备了NaY(1-x-y)(WO4)2:Eu3+x,Tb3+y系列荧光粉，在掺杂浓度为x=0.02，y=0.02时所得粉体的发光颜色最接近白色。900 ℃下熔盐反应6 h能够得到较为单一相的NaY(WO4)2的荧光粉体，且表面形貌以及发光情况最好。以NaCl为助熔剂，采用熔盐法法及高温固相法制备出了La2M2O9：Eu3+(M = Mo, W) 红色荧光粉。还采用熔盐合成NaLu(WO4)2:Eu3+荧光粉，该荧光粉体最适合掺杂浓度为0.10。最佳反应条件为800℃反应8h，最佳NaCl熔盐用量与原料质量比为1:1。水热法合成单一基质的CdWO4:Eu3+单一基质白光材料，其发射光谱是由一个很宽的蓝绿发射带峰值位于465 nm处， 和Eu3+离子613 nm处的特征红色发射组成，颜色可以调控。.项目执行期间，共发表SCI学术论文4篇（含一篇接收）和硕士研究生学位论文3本，本科生毕业设计2本，申请发明专利3项。参加国际会议2次及国内会议3次，做口头报告3次，培养硕士研究生3名。