白光LED用层状氧氮化物荧光粉的可控制备及其发光性能调控

随着白光LED技术的发展以及固体照明的普及，开发具有自主知识产权荧光材料的需求日益迫切。稀土掺杂MSi2O2N2 (M=Ca,Sr,Ba)系氧氮化物是最近引起广泛关注的可被紫外-可见光有效激发的新型荧光材料。该材料具有丰富的晶体结构类型，特别是其特殊的层状结构能够给予稀土离子多样化的晶体场环境，可对其发光性能进行有效剪裁。本项目拟采用反应模板和可控氮化等方法，设计具有特定形貌与功能的氧化物前驱体，保证氧氮化物粉体高温反应后依然能够保持可控的形貌，实现氧氮化物荧光材料在白光LED上的高质量封装；同时，在层状氧氮化物晶体材料的"柔性"结构中对晶体结构、电子结构以及能带结构实施微操作，获得全新的、不同于"刚性"结构中的发光现象以及优异的发光性能，从而获得显色指数高、热稳定性好的新型白光LED用荧光粉体系。

MSi2O2N2:Eu, Ce(M=Ca, Sr, Ba)是新型的具有特殊层状结构的氧氮化物荧光粉，其发光强度可以通过改变基质晶体场环境来提高。项目利用高温固相反应法制备了一系列Mg2+离子掺杂的CaSi2O2N2:Eu2+荧光粉，掺杂量为10 mol%时是未掺杂Mg2+的CaSi2O2N2:Eu2+荧光粉发光强度的127%；同时，Mg2+离子掺杂还有助于提高Eu2+的猝灭浓度。. 通过高温固相反应法制备了一系列Eu2+离子与其他稀土离子(Pr3+, Nd3+, Sm3+, Tb3+, Dy3+)共掺杂的CaSi2O2N2荧光粉。研究了不同稀土掺杂离子对CaSi2O2N2:Eu2+荧光粉发光性能的影响。结果表明，Dy3+或Tb3+掺杂可以显著提高荧光粉的发光强度。其次，在Dy3+、Eu2+共掺杂的基础上加入Li+离子可起到电荷补偿的作用从而进一步提高荧光粉的发光强度，荧光粉的内量子效率可以达到61.1 %。通过适当的比例混合得到了以CaSi2O2N2为基质的白光LED用荧光粉，显示指数达到86.6。. 采用核壳结构(Ca,Eu)CO3@SiO2前躯体制备了多孔球状CaSi2O2N2:Eu2+荧光粉，晶体粒径在100-200nm，球状粉体直径小于5 µm。采用核壳结构BaCO3@SiO2前躯体制备了均匀分散的棒状BaSi2O2N2:Eu2+荧光粉，直径约200nm，长度约为500nm。前驱体的核壳结构增加了反应物之间的接触面积，缩短了物质扩散距离，提高了氮化活性。利用核壳结构前驱体在1100~1200 ºC就可以获得BaSi2O2N2纯相。通过改变氮化条件对BaSi2O2N2:Eu2+荧光粉的发光性能进行调控，获得了490~530 nm范围内的可控发光。所制备的荧光粉显示了很好的热稳定性，在250℃左右发光强度衰减在20%以内。. 采用静电纺丝结合气相还原氮化法合成了CaSi2O2N2:Eu2+纤维薄膜，得到的样品很好地保持了前驱体的纤维形貌，在保持良好透光率的同时还具有更高的发光效率。. 项目共发表SCI论文8篇；申请中国发明专利9项，其中3项获得授权。培养博士生2名，硕士生5名。