Page 54 - 《精细化工》2020年第1期
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·40·                              精细化工   FINE CHEMICALS                                  第 37 卷

                 白光发光二极管（WLED）因寿命长、发光效                         1.2    荧光粉的制备
            率高、节能环保被认为是取代传统固态照明的最佳                                 称取二氧化硅 1.8024 g(30 mmol)、氧化铝 1.5294 g
                 [1]
            选择 。目前，工艺成熟且应用广泛的白光 LED      (15 mmol)、碳酸锂 0.9755 g(15 mmol)和三氧化二铕
            是由蓝光 LED 芯片激发黄色荧光粉钇铝石榴石                            0.6355 g(15 mmol)  在玛瑙研钵中混合均匀，加入适
            Y 3 Al 5 O 12 (YAG)获得白光。但这种白光中缺少红色成                量无水乙醇充分研磨 4 h 后，在真空干燥箱 80 ℃烘
                                                        [2]
            分，使其显色性能低而且色温偏高，影响照明质量 。                           干，转入刚玉坩埚内，在马弗炉中 1150 ℃下灼烧
            另外，蓝光 LED 芯片获得的白光中存在来自芯片的                          4 h，随后冷却至室温取出，研磨，得到所需荧光粉
                                                                                           3+
                                                                                 3+
            剩余蓝光且比例较高，“富蓝化”的照明影响人体司                            Li 0.88 AlSiO 4.12 :0.12Eu 。改变 Eu 含量（以 LiAlSiO 4
                   [3]
            辰节律 。                                              物质的量为基准，下同），按上述步骤，可制得系列
                                          3+
                                                                                    3+
                 传统的硫化物体系 Y 2 O 2 S:Eu 荧光粉可匹配发                 荧光粉 Li 1–x AlSiO 4+x :xEu 。其中，x=5.0%、7.0%、
            光光谱主峰在 375  nm 以下的紫光 LED 芯片。该荧                     9.0%、12.0%、12.5%、13.0%、14.0%、14.5%、15.0%、
            光粉不仅色纯度和发光效率都不理想，而且化学稳                             16.5%、18.0%。
                                                        [4]
            定性差、热猝灭严重，需要进一步研究改善其性能 。                           1.3    表征
                              3+
            红色荧光粉 Y 2 O 3 :Eu 虽然发光效率高，但并不适合                        XRD 测定：利用 X 射线衍射仪进行 XRD 测定，
            近紫外 350~420 nm 激发。另外，氮（氧）化物红色                      辐射源为 Cu 靶 K α 线（λ=0.15406  nm），扫描 2θ 范
            荧光粉也是目前商用的重要方向之一，但其合成工                             围为 10~80。
                             [5]
            艺复杂，成本较高 。目前，有多种可以被近紫外                                 荧光光谱测定：运用荧光分光光度计对荧光粉
            有效激发的红色荧光粉：硅酸盐、硼酸盐、磷酸盐、                            进行光谱测定。激发光源为 150  W 氙灯，电压为
            钛酸盐、钨酸盐、钼酸盐等。在这些无机盐中，红                             950 V，激发狭缝和发射狭缝均为 1.0 nm，扫描速率
                                          3+
            色荧光粉大部分都是通过掺杂 Eu 来实现的。这是                           为 240 nm/min，全部测试在室温下进行。
                   3+
            由于 Eu 是很好的红色激活剂，在 393 nm 左右近紫
            外区显示出很强的吸收，与近紫外芯片的发射波长                             2    结果与讨论
                     [6]
            匹配较好 。因此，新型高效的白光 LED 用红色荧
                                                               2.1    XRD 分析
            光粉已成为国内外的研究热点。硅铝酸盐同时具有
                                                                                         3+
                                                                   图 1 是 Li 1–x AlSiO 4+x :xEu （x=0.120、0.145 和
            铝酸盐和硅酸盐的性能，是一类性能优异的发光材
                                                               0.150）样品的 XRD 图。
            料基质，具有较高的化学稳定性、热稳定性、光转
                                                2+
            化率、发光强度。例如，NaAlSiO 4 :  Eu ,  Ce         3+[7] 、
                                       3+
            NaAlSiO 4:Tb 3+[8] 和 NaAlSiO 4:Eu ,  Dy 3+ [9] 等发光材料
            在近场光学、非线性光学、光电器件等领域具有重
            要意义    [10] 。2016 年 Gokhe 等 [11] 报道了 LiAlSiO 4 :Sm 3+
            的发光性能，其色坐标为（0.595, 0.387），可应用于
                                                 3+
            近紫外 LED 器件中。然而，相对于 Sm ，红色发
                      3+
            光中心 Eu 不仅具有更高的发光强度，而且更加接
            近理想红色，色域更佳。本文以 LiAlSiO 4 为基质，
               3+
            Eu 作为激活剂，采用传统高温固相法制备了系列红色
                                  3+
            荧光粉 Li 1–x AlSiO 4+x :  xEu ，并对其发光特性进行了
                                                                                            3+
            考察。                                                      图 1    样品 Li 1–x AlSiO 4+x :xEu 的 XRD 图
                                                                                                  3+
                                                                 Fig. 1    XRD patterns of Li 1–x AlSiO 4+x :xEu  samples
            1   实验部分
                                                                   由图 1 可知，当 x=0.120 和 0.145 时，样品衍射
            1.1    试剂与仪器                                       图谱与标准卡片（PDF  No.17-0533）对比一致，说
                 Li 2 CO 3 ，AR，天津市科密欧化学试剂科技有限                  明样品为纯相 LiAlSiO 4 晶体。当 x=0.150 时，样品
            公司；SiO 2 、Al 2 O 3 ，AR，天津市风船化学试剂科技                 中出现新的晶相（如图 1 中*所示），结合对 Jade5
            有限公司；Eu 2 O 3 （质量分数为 99.99%），包头市京                  软件的检索，分析可能为 Eu 2O 3、Al 2O 3 以及 LiAlSi 2O 6
                                                                                                       3+
            瑞新材料有限公司。                                          等晶相。由此可见，为了保持单一基质，Eu 的掺
                                                                                                    +
                 D8  ADVANCE 型 X 射线衍射仪，德国 Bruker               杂量不能高于 15.0%。LiAlSiO 4 晶体中 Li 存在两种
                                                                                 +
            公司；QUANTA 400 扫描电子显微镜（SEM），美国                      不同的格位，一种 Li 周围会围绕 6 个氧原子，另一
                                                                   +
            FEI 公司；F-4600 型荧光分光光度计，日本日立公司。                     种 Li 周围围绕 8 个氧原子，所以配位数分别为 6 和
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