摘要
荧光粉是第四代照明LED（发光二极管）的重要组成部分，对显色性和发光效率起到决定作用。随着LED技术的不断进步，以及对照明品质的要求提高，开发高效稳定的红色荧光粉对于提高LED的显色性十分关键。然而广泛使用的LED商用红色荧光粉价格昂贵，且发光效率还有待提高。硅酸盐具有化学稳定性高、防潮性能佳和热稳定性高的优良特性。本文采用硅酸盐基质的荧光粉通过纳米SiO2表面包覆、原料掺混和制备核-壳结构荧光粉三种改性方法，有效改善了荧光粉的发光性能、热稳定性能和色纯度。 本文采用高温固相反应法和溶胶-凝胶法制备了纳米SiO2包覆的LiAlSiO4：18%Eu3+红色荧光粉。通过X射线衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）、扫描电子显微镜（SEM）、激发-发射光谱（PL-PLE）、荧光寿命曲线（FLT）、漫反射光谱（DRS）、变温荧光光谱等测试手段研究了荧光粉的晶相组成、表面形貌、发光性能、荧光寿命、漫反射系数和热稳定性能，并与未进行纳米SiO2表面包覆的荧光粉进行了对比。结果表明，纳米SiO2在荧光粉表面形成了透明致密的薄膜，且不改变荧光粉的晶相和荧光光谱中激发和发射峰的位置，LiAlSiO4：18%Eu3+@5wt%SiO2荧光粉的发光强度和热稳定性分别提高了9.3%和19%。根据色度图（CIE），包覆后的荧光粉发出标准红光。因此，LiAlSiO4：18%Eu3+@5wt%SiO2红色荧光粉在近紫外激发LED领域具有良好的应用前景。 以纳米和微米SiO2为原料，采用原料掺混方法、高温固相反应法制备了KBaYSixSi2-xO7：10%Eu3+红色荧光粉（其中纳米SiO2的粒径分别为15、30、50nm，x表示纳米SiO2的含量，x=0-1.0），并对样品进行了晶体结构、表面形貌、发光强度和热稳定性能的测试。结果表明，采用纳米SiO2原料掺混的方法能够有效的改善荧光粉的晶体形貌，提高发光性能以及热稳定性能。当制备KBaYSi2O7：10%Eu3+荧光粉的原料中掺混40%粒径为15nm的纳米SiO2时，发光强度提高了13.7%，热稳定性能提高了11%。因此，KBaYSi1.6Si0.4O7：10%Eu3+红色荧光粉有望应用于近紫外激发LED领域。 利用正硅酸乙酯（TEOS）水解法制备了纳米SiO2溶胶，采用溶胶-凝胶法成功合成了一种SiO2@Sr3MgSi2O8：12%Eu3+核-壳结构的荧光材料，XRD和TEM结果表明该材料由Sr3MgSi2O8：12%Eu3+荧光粉包覆纳米SiO2内核组成，并对其发光特性和热稳定性能进行了研究。结果表明，SiO2@Sr3MgSi2O8：12%Eu3+较比Sr3MgSi2O8：12%Eu3+荧光粉具有更高的色纯度，发光强度提高了20%，热稳定性提高了25%，并且可以大幅度减少昂贵的稀土荧光粉在发光和显示器件中的用量，是节约稀土资源的有效途径。因此，SiO2@Sr3MgSi2O8：12%红色荧光粉在稀土荧光粉市场会有良好的应用前景。
NETL