白光LED用含卤素化合物发光材料的合成、结构与性能研究

本项目以稀土掺杂卤硅酸盐和卤硼酸盐材料为研究对象，通过组成与结构调控，筛选新型白光LED用含卤素化合物发光材料，主要探索单一基质白光发射材料和在同一基质中通过不同离子掺杂而实现多色光发光的材料。研究含卤素化合物发光材料合成新方法，以实现含卤素化合物基质组成、结构、形貌的调控和材料发光强度及效率的提高。同时采用表面包覆技术提高含卤素化合物粉体的化学稳定性。结合晶体生长、单晶结构解析和粉晶结构精修的技术确定含卤素化合物的晶体结构，进一步揭示含卤素化合物发光材料的基质组成、结构与发光性能的相互关系及其内在作用机制，实现对其激发、发射波长和发光强度的调控及发光效率和化学稳定性的提高，为新型近紫外激发型高效、高稳定性和多色光发光的白光LED用光转换材料的基础与应用研究提供实验依据。

白光LED 在照明市场的前景倍受瞩目，白光LED用荧光粉的研究已成为发光及显示材料研究的热点。本项目以稀土掺杂卤硅酸盐和卤硼酸盐材料为研究对象，筛选新型白光LED 用含卤素化合物发光材料，实现了发光颜色在蓝、绿、黄、红及白光发光区域的全光谱覆盖，所研究的代表性的含卤素化合物发光材料体系包括：卤硅酸盐Ca3SiO4Br2:Eu2+等；卤硼酸盐Ba2Ln(BO3)2Cl:Eu2+ (Ln = Y, Gd, Lu)等；卤磷酸盐Na5Ca4(PO4)4F:Eu2+等；卤铝酸盐Ca2Al3O6F:Eu2+等；共发表基金资助相关论文51篇，其中SCI收录论文49篇，EI收录论文2篇；申报国家发明专利5项。代表性的研究成果包括：（1）含卤素化合物发光材料组成-结构-性能关系研究：采用晶体生长获得了Ca3SiO4Br2单晶，研究了Eu2+在其中的发光特性，相关研究成果发表在J. Crystal Growth和J. Lumin.；研究了组成为Ba2Ln(BO3)2Cl:Eu荧光粉，探讨了基质组成对Eu发光的影响，相关研究成果在Inorg. Chem.上发表论文2篇，另以封面论文的形式在Dalton Trans.上发表论文；研究了蓝-绿色荧光粉Ca2Al3O6F:Eu2+及Ca2Al3O6F:Ce3+,Tb3+，相关成果在J. Mater. Chem., J. Phys. Chem. C上发表，其中， Ca2Al3O6F晶体结构的文章在Phys. Chem. Chem. Phys.上已封面文章的形式发表。（2）含卤素化合物的合成方法研究：采用微波固相烧结及溶液-燃烧法制备了Ca2B5O9Br:Eu2+和Ca2BO3Cl:Eu2+荧光粉，上述工作发表在Mater. Chem. Phys.和Mater. Res. Bull上。（3）含卤素化合物的化学稳定性研究：采用溶胶-凝胶的表面包覆技术，研究了SiO2包覆的Ca2BO3Cl: Eu2+和Ca3SiO4Cl2:Eu2+荧光粉，上述研究分别在Appl. Surf. Sci.和J. Phys. Chem. Solids上发表。本项目以含卤素化合物发光材料的晶体结构研究为特色，实现了对材料组成、结构与发光性能的调控研究，为后续开展新型近紫外激发型高效、高稳定性和多色光发光的白光LED 用光转换材料的基础与应用研究提供实验依据。