[00661737]高效稀土荧光粉制备技术研究与应用

随着能源短缺和环境问题日趋严重，以节能为导向的新型照明显示用材料和作为新能源代表的太阳能电池光转换材料得到了极大的重视。转光材料分为光-光转换和光-电转换材料，前者主要应用于照明和显示领域，后者主要应用于太阳能电池。该项目的成果主要可分为三部分:第一、荧光粉的制备及能量传递研究、共激活剂Bi<'3+>通过能量传递不仅能拓宽SrNb2O6:Eu<'3+>,CaNb2O6:Eu<'3+>,ZnNb2O6:Eu<'3+>,LiMgBO3:Eu<'3+>系列荧光粉从300nm-350nm的吸收峰，并且可以有效增强荧光粉在616nm左右的红光发射强度。、以Y2SiO5、GdBO3、Gd2SiO5、Ba2Y(BO3)2Cl等为基质，以Ce<'3+>,Tb<'3+>,Eu<'3+>为共激活剂，首次通过Ce<'3+>→Tb<'3+>→Eu<'3+>能量联级传递，制备了在近紫外及紫外区有宽带吸收、颜色可调、可以覆盖整个可见光波长范围的荧光粉。、以NaCaBO3等为基质，研究了双掺杂NaCaBO3:Ce<'3+>,Tb<'3+>，NaCaBO3:Ce<'3+>,Mn<'2+>荧光粉的荧光性质，进而通过Mn2+的加入，形成三掺杂Ce<'3+>→Tb<'3+>→Mn<'2+>能量传递链，得到了接近理想白光的白色荧光粉。、以SrZn2(PO4)2、SrBPO5、SrAl2B2O7、Ca10Na(PO4)7、Mg3Ca3(PO4)4等为基质，通过Eu<'2+>→Mn<'2+>+能量传递、基质组成的调控，成功合成了颜色可调的系列荧光粉。通过对实验结果的总结，在理论上提出通过晶体场来改变Eu2+的发光。研究了晶体结构、掺杂离子、配位离子种类、配位离子之间距离等因素对晶体场强度的影响，总结了系列规律，实现了荧光材料发射光的高效多色连续可调。第二、量子点的制备及在白光发光二极管中的应用：采用一步水相法合成了CdTeSe/ZnS、ZnCdTe/CdSe核壳型量子点，减少了传统分步合成法的步骤，并分别将CdTeSe/ZnS核壳量子点与YAG:Ce混合ZnCdTe/CdSe量子点与绿光Ca8Mg(SiO4)4Cl<,2>:Eu<'2+>荧光粉混合，得到复合型荧光粉，复合型荧光粉分别与蓝光芯片封装得到白光发光二极(LED)，显色指数分别为83.3、88.2，达到商用标准。利用一步水相法合成了ZnSe量子点，通过掺杂Mn<'2+>，制备了发白光的ZnSe:Mn2+量子点，在白光LED应用方面有广阔前景。第三、量子点的制备并敏化太阳能电池：、首次将TiO<,2>纳米管置于一步水相法合成CdS量子点的反应器中，通过控制反应时间来调控CdS对TiO<,2>纳米管的敏化，与未敏化前相比，光电转化率提高了5倍。将CdS和CdSe量子点进行组合，对TiO<,2>纳米管进行共敏化，可以有效拓宽太阳能电池对可见光的响应范围，显著提高太阳能电池的光电转换效率：共敏化后的光电转换效率为5.54%，明显的优于CdS量子点(光电转换效率2.2%)和CdSe量子点(光电转换效率0.72%)单一敏化的效率。使用电化学聚合法，制备了PTh(聚噻吩)/TiO<,2>复合膜电极，该电极存在的p-n异质结有利于光生电子-空穴对的分离，可使光电流产生波长发生明显红移，吸收边带从390 nm移至540 nm，从而提高了宽禁带半导体在可见光区的光电转换效率。与未复合聚合物的太阳能电池相比，光电流提高了21倍，光电转换效率提高了3.9倍。