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基本信息

項(xiàng)目名稱(chēng)：
白光LED光轉(zhuǎn)換發(fā)光材料穩(wěn)定性能的提高研究
小類(lèi)：
能源化工
簡(jiǎn)介：
含鹵素類(lèi)熒光粉因具有發(fā)光亮度高、易制備等優(yōu)點(diǎn)，在第四代照明光源-白光LED領(lǐng)域中有著很大的應(yīng)用前景。然而，這類(lèi)熒光粉的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性能不高，因而限制了其應(yīng)用推廣。項(xiàng)目以?xún)煞N含鹵素?zé)晒夥圩鳛檠芯繉?duì)象，通過(guò)對(duì)其表面包覆二氧化硅膜，使熒光粉顆粒盡可能的避免與外界接觸，從而達(dá)到提高其穩(wěn)定性的效果。掃描電鏡圖、抗?jié)穹€(wěn)定性和熱穩(wěn)定性的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，熒光粉表面包覆上了二氧化硅膜，穩(wěn)定性得到顯著提高。
詳細(xì)介紹：
白光LED與傳統(tǒng)的照明光源相比，具有體積小、耗能少、響應(yīng)快、壽命長(zhǎng)、無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)，被喻為第四代照明光源，因?yàn)橛兄绱硕嗟膬?yōu)點(diǎn)，所以其在未來(lái)的照明市場(chǎng)和節(jié)能應(yīng)用方面有著顯著的前景。白光LED的基本思路之一是以近紫外LED為芯片，結(jié)合藍(lán)色、綠色和紅色光轉(zhuǎn)換發(fā)光材料來(lái)實(shí)現(xiàn)白光輸出。熒光粉可作為制造白光LED過(guò)程中的實(shí)現(xiàn)白光輸出的光轉(zhuǎn)換發(fā)光材料，因此，研制出高發(fā)光性能及高穩(wěn)定性能的熒光粉，對(duì)于提高白光LED的發(fā)光效率，發(fā)光性能非常必要。近年來(lái)，稀土元素?fù)诫s型熒光粉使得熒光粉的光效值、流明數(shù)和顯色性能大大提高，所以，此類(lèi)熒光粉具備很大的研究?jī)r(jià)值。但是這類(lèi)熒光粉在使用過(guò)程中，由于受到外界環(huán)境的作用，如白光LED發(fā)光產(chǎn)生的熱能，空氣中的水或其他氣體等，破壞熒光粉的基質(zhì)，使得熒光粉的發(fā)光效率降低，影響了白光LED的發(fā)光性能和使用壽命。 近年來(lái)，稀土元素?fù)诫s型熒光粉使熒光粉的光效值、流明數(shù)和顯色性能大大提高，具備很大的研究?jī)r(jià)值，這其中，稀土激活的堿土氯硅酸鹽和氯硼酸鹽材料是兩類(lèi)發(fā)光性能優(yōu)良的基質(zhì)材料，容易獲得紫外-近紫外波段的高效激發(fā)，并且具有合成溫度低、發(fā)光亮度高等優(yōu)點(diǎn)，但是此類(lèi)熒光粉化學(xué)穩(wěn)定性能也不高，從而限制了其應(yīng)用范圍，因此非常有必要采取適當(dāng)手段來(lái)提高其穩(wěn)定性。 本項(xiàng)目提出對(duì)此類(lèi)熒光粉采取表面改性的方法，用來(lái)提高其穩(wěn)定性，即在其表面包覆一層SiO2無(wú)機(jī)膜，阻止熒光粉與外界環(huán)境中的物質(zhì)反應(yīng)，保證其發(fā)光性能，延長(zhǎng)使用壽命。項(xiàng)目擬對(duì)兩種典型的含鹵素類(lèi)熒光粉Ca3SiO4Cl2:0.02Eu2+和Ca2BO3Cl:0.02Eu2+進(jìn)行包覆SiO2膜的方法，來(lái)提高兩種熒光粉的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性能，從而使其在白光LED領(lǐng)域中獲得廣泛應(yīng)用。

作品圖片

  • 白光LED光轉(zhuǎn)換發(fā)光材料穩(wěn)定性能的提高研究
  • 白光LED光轉(zhuǎn)換發(fā)光材料穩(wěn)定性能的提高研究
  • 白光LED光轉(zhuǎn)換發(fā)光材料穩(wěn)定性能的提高研究

作品專(zhuān)業(yè)信息

撰寫(xiě)目的和基本思路

作品撰寫(xiě)的目的在于向關(guān)注白光LED光轉(zhuǎn)換發(fā)光材料穩(wěn)定性能的研究者提出一種表面改性的方法，為這類(lèi)熒光粉更好的推向市場(chǎng)打下基礎(chǔ)，也希望通過(guò)撰寫(xiě)的論文展示項(xiàng)目組近一年來(lái)得到的實(shí)驗(yàn)成果。 撰寫(xiě)思路即主要通過(guò)摘要概括實(shí)驗(yàn)、介紹國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀、描述實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行討論、實(shí)驗(yàn)結(jié)論這幾部分來(lái)把整個(gè)項(xiàng)目的研究過(guò)程和成果展示給讀者。

科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處

采用溶膠-凝膠法在熒光粉表面包覆上了SiO2膜?？?jié)穹€(wěn)定性能通過(guò)分別在40mL水中浸泡2g包覆SiO2的樣品（A）和原粉（B），兩天后，分別穩(wěn)定在9.41和12.60；浸泡過(guò)程中，取出部分兩種樣品，烘干，測(cè)得的熒光強(qiáng)度結(jié)果表明，A隨時(shí)間降低較B緩慢；變溫?zé)晒夤庾V結(jié)果表明，A的藍(lán)移程度較B的低，且發(fā)光強(qiáng)度在150攝氏度時(shí)，A和B分別為初始值的98%和78%。

應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義

目前，市場(chǎng)化的白光LED用熒光粉種類(lèi)不多，且價(jià)格昂貴，因?yàn)闊晒夥圩鳛榘坠釲ED的光轉(zhuǎn)換發(fā)光材料使用時(shí)，要求其具有較高穩(wěn)定性能，所以可供選擇的熒光粉種類(lèi)較少。含鹵素類(lèi)熒光粉發(fā)光亮度高，但穩(wěn)定性不高，限制了其在白光LED中的應(yīng)用。項(xiàng)目得到的表面包覆SiO2的熒光粉抗?jié)穹€(wěn)定性和熱穩(wěn)定性能在原粉的基礎(chǔ)上有明顯的改善，這將使得其在白光LED光轉(zhuǎn)換材料中得到更好的應(yīng)用。

學(xué)術(shù)論文摘要

采用高溫固相法合成了含鹵素綠色發(fā)光的Ca3SiO4Cl2:Eu2+熒光粉和黃色發(fā)光的Ca2BO3Cl:Eu2+熒光粉，并且以正硅酸乙酯（TEOS）作為硅包膜劑，通過(guò)溶膠-凝膠法制得了表面包覆SiO2膜的熒光粉。用熒光光譜儀測(cè)量了熒光粉的發(fā)射光譜，用SEM和XRD對(duì)其表面形貌、晶格結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征，并且通過(guò)在水中浸泡和在不同溫度下灼燒熒光粉的兩種方法，測(cè)試了其抗?jié)裥院蜔岱€(wěn)定性。結(jié)果表明，在Ca3SiO4Cl2:Eu2+熒光粉和Ca2BO3Cl:Eu2+熒光粉表面均勻包覆SiO2膜層后，熒光粉的晶格結(jié)構(gòu)沒(méi)有發(fā)生明顯變化，但發(fā)光強(qiáng)度有所降低；熒光粉在水中浸泡后，pH變化值和熒光強(qiáng)度降低值較包膜前?。辉诓煌瑴囟认伦茻?，發(fā)光強(qiáng)度降低值和發(fā)射峰值藍(lán)移程度也較包膜前小，說(shuō)明包膜后的熒光粉穩(wěn)定性得到顯著提高。

獲獎(jiǎng)情況

一篇論文已于2011年2月發(fā)表在國(guó)際SCI英文期刊 Applied Surface Science 上，該期刊2009年影響因子1.616； 一篇論文已于2011年4月投稿至國(guó)際SCI英文期刊 Journal of Sol-Gel Science and Technology，該期刊2009年影響因子1.393，論文正處在審稿階段。 項(xiàng)目于2011年4月在學(xué)校獲得特等獎(jiǎng)。

鑒定結(jié)果

本人承諾所參與項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)和所提交的論文均為原創(chuàng)，絕無(wú)抄襲，愿承擔(dān)一切與項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)及論文相關(guān)責(zé)任。

參考文獻(xiàn)

1. Z. G. Xia, J. Y. Sun, H. Y. Du, W. Zhou, Optical Mater., 28, 524 (2006). 2. J. Liu, H. Z. Lian, J. Y. Sun, C. S. Shi, Chem. Lett., Vol.34, No.10 (2005). 4. C. F. Guo, L. Luan, F. G. Shi, and X. Ding, J. Electrochem. Soc., 156 J125 (2009). 5. Z. G. Xia, Q. Li, J. Y. Sun, Mater. Lett., 61 1885 (2007). 6. S. Okamoto, H. Yamamoto, Electrochem. Solid State Lett., 12 J112 (2009). 7. Z. G. Xia, G. W. Li, D. M. Chen, H. Y. Xiao, Mater. Lett., 63 2600 (2009).

同類(lèi)課題研究水平概述

含鹵素類(lèi)熒光粉具有發(fā)光效率高、制備過(guò)程簡(jiǎn)便等特點(diǎn)，在實(shí)際應(yīng)用中有著比較明顯的優(yōu)勢(shì)，但是這種熒光粉的化學(xué)穩(wěn)定性不高，從而限制了其應(yīng)用。目前，為了提高熒光粉的化學(xué)穩(wěn)定性、改善其使用性能，通常采用表面包覆技術(shù)，在熒光粉的表面形成一層不溶于水的有機(jī)或無(wú)機(jī)薄膜。對(duì)于熒光粉表面的包膜層物質(zhì)，要求其不能改變熒光粉的晶格結(jié)構(gòu)，而且必須對(duì)熒光粉的激發(fā)光及發(fā)射光波長(zhǎng)范圍內(nèi)的輻射具有良好的透過(guò)性。 熒光粉自身的穩(wěn)定性在其應(yīng)用中有著很大的影響作用，有時(shí)甚至是關(guān)鍵性的。對(duì)于熒光粉的表面包覆，理論上可采用有機(jī)或無(wú)機(jī)包覆，但是，因?yàn)橛袡C(jī)物自身熱穩(wěn)定性能不高，對(duì)外界條件敏感，所以對(duì)于有機(jī)包覆的報(bào)道比較少見(jiàn)。另外，無(wú)機(jī)包覆較有機(jī)包覆簡(jiǎn)單，且比有機(jī)包覆得到的包覆型熒光粉熱穩(wěn)定性能要高，但無(wú)機(jī)物的透光性不高，也在一定程度上降低了熒光粉的發(fā)光強(qiáng)度。 對(duì)于含鹵素類(lèi)熒光粉的研究已有部分報(bào)道，但多數(shù)是對(duì)于熒光粉的基質(zhì)，激活劑，制備工藝等方面進(jìn)行研究，對(duì)于這類(lèi)熒光粉的穩(wěn)定性能的研究很少見(jiàn)。 基于以上對(duì)含鹵素類(lèi)熒光粉穩(wěn)定性能研究的現(xiàn)狀，項(xiàng)目提出采用二氧化硅包覆這類(lèi)熒光粉來(lái)提高其抗?jié)窈蜔岱€(wěn)定性能，使其在將來(lái)得到更好的應(yīng)用。
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