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面向中学生的显著LED荧光粉微波合成：化学对可持续照明的贡献

DOI：10.1021/acs.jchemed.9b00464 期刊：Journal of Chemical Education 出版年份：2019 更新时间：2025-09-19 17:13:59
摘要： 原材料稀缺和气候变化是科学事实，这要求我们必须提高能源效率并回收利用原材料。大学及工业界的基础研究人员一致认为，发光二极管（LED）是未来最高效、最可持续的光源?；г谘蟹咨咝ED过程中起着重要作用，但学生和社会大众似乎并未意识到这一点。本文介绍了一种适合在校学生操作的实验室微波炉合成掺铈钇铝石榴石（YAG:Ce）的方法——这种材料是目前白色LED中最广泛应用的发光材料（"荧光粉"）?；诘氐某跫禠ED发出的蓝光，部分会被LED芯片顶部的YAG:Ce荧光粉下转换，产生黄绿色发射光。通过色光叠加（蓝+黄绿）最终形成冷白光。本实验旨在以通俗易懂的方式展示化学对可持续发展的贡献?；谡饫嘤夥圩恍蚅ED，本文阐述了不同科学学科间的相互依存与协作关系。关于相关原材料（特别是稀土元素REEs）的使用寿命及其可能的回收利用问题——这个关键议题既关乎可持续发展，也涉及系统思维，本文通过这个日常生活实例进行了阐释。
作者： Dominik Diekemper，Wolfgang Schnick，Stefan Schwarzer
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

通过实验室微波炉合成铈掺杂钇铝石榴石（YAG:Ce）——一种重要的LED荧光粉，展示化学对可持续发展的贡献，并强调化学在开发节能白光LED中的作用。

研究成果

该实验成功展示了利用微波炉合成白光LED中的关键荧光粉YAG:Ce，凸显了化学在可持续发展中的作用。同时，它也激发了人们对原材料、其生产过程、生命周期以及潜在回收流程的批判性思考。

研究不足

由于合成过程中会产生高温和气体，该实验需要采取安全防护措施。所使用的微波炉后续不可再用于食品制备。此实验还凸显了对荧光粉中稀土元素回收系统的需求。

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