荧光粉/低熔点玻璃复合材料的水解稳定性及其发光性质

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由荧光粉与玻璃基体复合组成的荧光粉/玻璃复合材料(PiG)在半导体照明显示领域具有广泛的应用。然而,同时具有较低玻璃化转变温度(Tg)且化学性能稳定的玻璃体系是研究中要解决的突出问题。本学位论文针对这一问题,采用氯磷锡体系、硼酸铋体系和磷硼酸盐复合体系作为低Tg玻璃基体,采用发射黄绿光的YAG:Ce3+和发射远红光的Zn Ga2O4荧光颗粒,构筑Pi G(Phosphor-in-Glass)发光玻璃陶瓷体。本文通过添加氧化物对玻璃进行成分调整、结构改性,考察荧光粉/低熔点玻璃复合材料的玻璃化转变温度、软化温度以及晶化温度的变化,建立Pi G发光玻璃陶瓷体的水解稳定性及其发光性质与成分调整、结构改性之间的关系。取得如下研究结果:1.以SnCl2-ZnO-P2O5为玻璃陶瓷主体,通过在熔融状态下加入商用YAG荧光粉的传统熔融法一步制备合成了氯磷锡荧光粉/玻璃复合材料。通过XRD和粉末失重法等表征方法研究了氯磷锡发光玻璃的物相结构,微观结构,发光性能以及抗水解能力。研究结果显示,随着ZnO的含量升高,所得到的样品的玻璃化转变温度Tg先下降后上升,水解反应也呈现相同趋势,当ZnO的含量为0.75%时,体现的发光性能最优异,Tg优化为429℃,水解损失率低至0.39%。2.以Bi2O3-ZnO-B2O3玻璃粉末作为基体,通过丝网印刷法两步制备合成了硼酸铋荧光粉/玻璃复合材料。研究了不同玻璃组分与反应条件对复合材料的物理、化学性质及Tg的影响。研究结果表明Bi2O3/B2O3质量比为3:1时,玻璃基体的反应合成温度优化,Tg优化为435℃;ZnO含量为25%时,丝网印刷制备得到的荧光粉/玻璃复合样品发光性能优化,制备温度优化为630℃,水解损失率低至0.5131%,碱解损失率低至0.0242%,酸解损失率低至10.343%。3.以P2O5-B2O3-Na2O为玻璃粉末作为基体,ZnO作为调节组分,通过传统熔融法与远红光荧光粉ZnGa2O4混合熔制,两步制备合成了磷硼酸盐复合荧光粉/玻璃复合材料。研究结果显示磷硼酸盐发光玻璃具有比较稳定的发光性能与抗水解能力。加入ZnO与不含有ZnO的样品相比,非晶衍射明显,均有优异的发光性能等,P2O5/B2O3比值为1:1,优化的ZnO含量为30%,Na2O含量为50%,Tg优化为438℃,水解损失率优化至0.0004%。
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