白光LED是一种新型、高效的照明光源，无论从市场应用前景、经济价值还是社会效益来讲，都具有重要意义。自从日亚公司生产出第一支商用白光LED以来，白光LED的研究得到蓬勃发展，各国政府对此也给予了大力扶持。即使是在金融危机席卷全球的2008年，LED行业却是逆势而上，呈现出一派热气腾腾的景象。　　 根据芯片类型，pc-WLED主要有两种实现白光的技术方案：“蓝光LED+黄色荧光粉”和“近紫外光LED+红/绿/蓝三基色荧光粉”。但是此类白光LED因为发射光谱中缺少红光组分而存在显色指数不好、光色重现性差、色温偏高等问题；解决这一问题的方法是在原有的YAG中加入一些可被蓝光激发的红色荧光粉，以改善各项指标。随着LED芯片技术的发展，目前芯片的发射波长已延伸到了近紫外光区，如今InGaN芯片能发射出～350-395 nm的近紫外光，这为激发荧光粉提高了激发能量。为了适应新的近紫外发射的InGaN芯片，人们又开始研究新的荧光粉来组合成白光，但这一方案目前技术尚不成熟。无论是哪种实现方案都存在着一个相同的问题，即相对于其它荧光粉，红色荧光粉的发光效率低，寿命短，因此研发新型、有效的红色荧光粉是荧光转换型LED发展的一个重要瓶颈，而目前可用的红色荧光粉大多被国外专利所垄断，新兴的可被蓝光分激发的氮化物荧光粉又由于合成条件苛刻而价格昂贵。在LED用荧光粉研究的这种状况下，打破传统的无机荧光粉的观念，从稀土有机配合物中寻找新的高效、稳定的红色荧光粉是走出目前LED红色荧光粉困境的一条新的途径。　　 因此，本论文研究工作的目标就是研究、开发出适合于被近紫外光或蓝光激发的新型Eu(Ⅲ)有机配合物荧光粉，探讨其在白光LED的应用，并总结出一些经验性结论，为将来进一步的配合物分子设计研究提供借鉴。基于咔唑类化合物优良的光学特性，本学位论文通过修饰咔唑环，合成了9种咔唑β-二酮及相应的Eu(Ⅲ)三元配合物，并利用MS、NMR、IR及元素分析对其结构、组成进行了表征，详细研究了配合物的光致发光性能和热稳定性；通过物理包裹和化学包裹两种方法，制备了几种SiO2包裹的Eu(Ⅲ)有机配合物荧光粉并对比了它们各自的优缺点；总结了分子结构与配合物发光特性之间的关系，得到了一些规律性结论；最后，用合成的荧光粉与近紫外或蓝光InGaN芯片结合，制备了单色和白光LED并研究了其发光性能，对荧光粉的应用价值进行了初步判定。　　 论文首先介绍了白光LED的构造、发展历史、分类和性能参数，然后介绍了白光LED的发展现状和发展趋势，综述了当前白光LED用荧光粉的研究现状。结合目前白光LED的发展趋势，针对现阶段白光LED用荧光粉存在的问题，提出了本文的研究目标，即研究、开发出适合于蓝光或近紫外光激发的新型有机Eu(Ⅲ)配合物红色荧光粉，并探讨其在白光LED上的应用。　　 论文工作从咔唑出发，在活性较高的3位键连一个4，4，4-三氟丁二酮基，而在N位上取代不同的烷基(甲基、乙基、丙基和戊基)，合成了4种咔唑β-二酮(4,4,4-trifluoro-1-(9-methyl-9H-carbazol-3-yl)butane-1，3-dione，4,4,4-trifluoro-1-(9-ethyl-9H-carbazol-3-yl)butane-1,3-dione，4,4,4-trifluoro-1-(9-propyl-9H-carbazol-3-yl)butane-1,3-dione和4,4,4-trifluoro-1-(9-pentyl-9H-carbazol-3-yl)butane-1,3-dione)及其Eu(Ⅲ)三元单核配合物Eu(N-Cx)3phen(N-Cx表示在咔唑环N位上分别以甲基、乙基、丙基或戊基取代的上述β-二酮，phen表示1，10-phenanthroline)；在活性较高的3,6位同时以两个4，4，4-三氟丁二酮基取代，合成了1种咔唑双β-二酮(3,6-bis(4，4,4-trifluoro-1,3-butyldiketone)-9-ethyl-carbazole，BTFBDEC)及其Eu(Ⅲ)三元双核配合物Eu2(BTFBDEC)3(phen)2。研究了咔唑环结构改变对配合物发光的影响，发现在4种Eu(Ⅲ)三元单核配合物Eu(N-Cx)3phen中，由于影响发光强度的两个因素—吸收强度Iabs和量子效率ψlum，随着N位取代烷基基团的增大，呈现出两种完全相反的变化趋势，因此在发光机理中出现了一种竞争机制：随着烷基基团增大，Iabs逐渐增大，而整体量子效率ψlum则逐渐减小。这种竞争机制的结果是荧光发射强度出现一个最高点(Eu(N-C2)3phen)。据此，总结出经验规律：在设计配体分子时，除了要考虑基团的电子效应对配合物发光的影响外，还应考虑到基团含有C-H键数目不同引起的能量耗散作用大小，才能使合成的Eu(Ⅲ)配合物具备高发光效率；此外，提出了一种新的配合物能量耗散过程假设。通过对Eu(Ⅲ)双核配合物Eu2(BTFBDEC)3(phen)2的光致发光等性质的研究，发现双核配合物的光致发光强度和量子效率都大于单核配合物，并从三重态能级和能量传递效率的角度进行了讨论、解释。采用所合成的Eu(Ⅲ)配合物作为荧光粉，与～395 nm InGaN芯片结合，制备了LED单色器件，并以Eu(N-C2)3phen为例对所得器件进行了一系列的性能测试，证明所合成的这一系列Eu(Ⅲ)三元有机配合物均为热稳定性高，光致发光性能优良的红色发光材料，可作为近紫外芯片激发的LED用红色荧光粉。　　 而后我们改变合成路径，采用一种新的先定位、后环化的间接方式，合成了2-位单取代的咔唑β-二酮(2-(444-trifluoro-13-dioxobutyl)-carbazole，2-TFBDC)和2，7-位双取代的咔唑双β-二酮(2,7-bis(444-trifluoro-13-dioxobutyl)-carbazole，2,7-DTFDBC)及相应的单核Eu(Ⅲ)配合物Eu(2-TFBDC)3phen和双核Eu(Ⅲ)配合物Eu2(2,7-DTFDBC)3(phen)2。研究了它们的光致发光、热稳定性等基本性质；对比原先合成的结构类似的3，6位取代咔唑类β-二酮配合物，证明了在2，7-位取代1，3-丁二酮基团有效的扩大了咔唑环的π共轭平面，从而使配合物的激发波长红移到蓝光区。在此基础上，在7-位分别引入了吸电子基团-CF3和推电子基团-OCH3，合成了两种咔唑类单β-二酮[1-(9-ethyl-7-(trifluoromethyl)-9H-carbazol-2-yl)-4,4,4-trifluorobutane-1,3-dione，ETFMCFBD]和[1-(9-ethyl-7-methoxy-9H-carbazol-2-yl)-4,4,4-trifluorobutane-1,3-dione，EMOCTFBD]及其单核Eu(Ⅲ)配合物Eu(ETFMCTFBD)3phen和Eu(EMOCTFBD)3phen。研究了它们的光致发光性质、热稳定性等基本性质；发现当取代基团为吸电子的三氟甲基时，激发光谱出现了明显的蓝移，而当取代基团为推电子的甲氧基时，激发光谱则出现红移现象，并且相对于取代位置为氢原子的配合物Eu(2-TFBDC)3phen，其长波段的激发强度明显增强，这更有利于配合物与蓝光LED芯片组合。最后采用合成的这两种Eu(Ⅲ)配合物作为荧光粉制备了～395 nm或～460 nm芯片的LED单色器件，证明了所合成的这两种Eu(Ⅲ)三元有机配合物为热稳定性高，光致发光性能优良的LED用的红色荧光粉。　　 用循环伏安法测定了合成的全部9种咔唑类β-二酮的HOMO和LUMO能级，并结合它们的Eu(Ⅲ)配合物的荧光性质，总结了这类有机配体结构与Eu(Ⅲ)配合物光致发光之间关系的经验规律，为进一步的配体分子设计工作提供借鉴。　　 针对有机配合物普遍存在的光辐射不稳定性，对合成的三种有机配合物荧光粉分别用SiO2进行了物理包裹和化学包裹，得到了P-SiO2/Eu(N-C2)3phen，P-SiO2/Eu(2-TFDBC)3phen，C-SiO2/Eu(N-C2)4和C-SiO2/Eu2(BTFBDEC)4四种经SiO2包裹后的荧光粉。对四种包裹后的荧光粉进行了光致发光性质、热稳定性和光辐射稳定性的测试，并对比未经包裹的相对应的荧光粉，发现无论是物理包裹还是化学包裹，都会导致荧光粉对紫外光的稳定性下降。认为这可能是因为SiO2基团对有机配体存在着一定的光催化剂分解作用造成的。　　 对荧光粉Eu(2-TFDBC)3phen进行了不同波长光激发下的发光随时间衰减测试，发现荧光粉在长波段的光激发下，其光辐射稳定性明显较高；从而认为进一步的研究工作应该以开发能够被可见光激发的配合物荧光粉材料为目标。　　 选择了三种荧光粉 Eu(N-C2)3phen， Eu2(BTFBDEC)3(phen)2，Eu(2-TFDBC)3phen以及商用黄色荧光粉YAG00901分别做了白光LED封装尝试，得到了四只白光LED器件，对比了各器件的相关参数，认为两种方案都达到了人工模拟太阳光的低色温的要求。　　 最后，总结了本论文工作取得的主要进展，并根据工作的进展和存在的不足，对今后用于荧光转换型白光LED的稀土Eu(Ⅲ)配合物荧光粉的研究作了简要的展望。