研究目的
通过共沉淀法合成掺杂Dy3+的Ca3Bi(PO4)3磷光体,研究其结构、形貌及发光特性,以开发适用于固态照明应用的单相白光发射磷光体。
研究成果
采用共沉淀法合成的Dy3+掺杂Ca3Bi(PO4)3荧光粉呈现单相立方结构,在近紫外和蓝光激发下发射白光,最佳掺杂浓度为6.0 mol%,具有偶极-偶极能量传递机制,CIE坐标位于白光区域,相关色温5109-5743 K的冷白光,且在373 K温度下保持83.41%的发光强度,展现出良好的热稳定性。这些特性使其成为固态照明用白光发光二极管的理想候选材料。
研究不足
合成的荧光粉颗粒形状不规则且形貌不均匀,这可能影响器件应用中的均匀性。该研究仅限于Ca3Bi(PO4)3基质中Dy3+的掺杂,未探索与其他稀土离子共掺以增强性能。热稳定性测试最高至473 K,但未涉及工作条件下的长期稳定性。
1:实验设计与方法选择:
采用共沉淀法合成荧光粉,因其具有工艺简便、混合均匀、产率高、成本低和反应时间短等优势。该方法包括将原料溶于去离子水、搅拌、添加PEG-4000、用NH4OH调节pH值、陈化、过滤、洗涤、干燥以及在1000°C下煅烧2小时。
2:用NH4OH调节pH值、陈化、过滤、洗涤、干燥以及在1000°C下煅烧2小时。 样品选择与数据来源:
2. 样品选择与数据来源:使用高纯度原料,包括Ca(NO3)2?4H2O、Bi(NO3)3?5H2O、Dy(NO3)3?xH2O和H3PO4。通过改变Dy3+浓度(1.0至10.0 mol%)研究其浓度效应。
3:2O、Bi(NO3)3?5H2O、Dy(NO3)3?xH2O和H3PO4。通过改变Dy3+浓度(0至0 mol%)研究其浓度效应。 实验设备与材料清单:
3. 实验设备与材料清单:设备包括Rigaku Miniflex 9-II X射线衍射仪、PerkinElmer Frontier傅里叶变换红外光谱仪、ZEISS EVO MA10场发射扫描电子显微镜、Shimadzu RF-5301PC荧光分光光度计、Edinburgh F900光谱仪和Ocean Optics HR4000分光光度计。材料包括Ca(NO3)2?4H2O、Bi(NO3)3?5H2O、Dy(NO3)3?xH2O、H3PO4、PEG-4000、NH4OH、KBr、去离子水和乙醇。
4:2O、Bi(NO3)3?5H2O、Dy(NO3)3?xH2O、H3POPEG-NH4OH、KBr、去离子水和乙醇。 实验步骤与操作流程:
4. 实验步骤与操作流程:合成过程包括溶解前驱体、搅拌、添加PEG-4000、用NH4OH调节pH至7、陈化2小时、过滤、用去离子水和乙醇洗涤、在100°C下干燥12小时以及在1000°C下煅烧2小时。表征手段包括XRD进行物相分析、FT-IR研究振动特性、FE-SEM观察形貌、PL分析发光性能、寿命衰减测量以及温度依赖性PL测试热稳定性。
5:用NH4OH调节pH至陈化2小时、过滤、用去离子水和乙醇洗涤、在100°C下干燥12小时以及在1000°C下煅烧2小时。表征手段包括XRD进行物相分析、FT-IR研究振动特性、FE-SEM观察形貌、PL分析发光性能、寿命衰减测量以及温度依赖性PL测试热稳定性。 数据分析方法:
5. 数据分析方法:结构分析采用FullProf软件进行Rietveld精修。晶粒尺寸和应变通过Debye-Scherrer和Williamson-Hall方法计算。发光数据分析包括发射光谱、CIE坐标、相关色温、采用双指数方程拟合的寿命衰减以及利用阿伦尼乌斯方程计算的激活能。
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