“白光LED用荧光粉”的研究在2015、2016年连续两年进入Top10热点前沿。其中使用紫外LED芯片激发三基色荧光粉的方案是当前行业发展的重点,为此要不断努力去研究探索新型优良荧光粉,来弥补“紫外LED芯片激发三基色荧光粉方案”中的不足。因荧光粉主要是由基质、激活剂及敏化剂组成,大量科研工作者的研究集中在基质的选择、共掺杂稀土离子等的研究上,在固定激活离子的条件下,荧光粉的性能主要取决于主基质材料的特性,近年来也出现了大量关于B/Si/P氧化物单基或复合基优良荧光粉的报道。本论文采用溶胶凝胶-高温固相合成法制备了nCaO-B₂O₃:Eu³⁺(Tb³⁺)、nCaO-B₂O₃-mSi O₂:Eu³⁺(Tb³⁺)、nCaO-B₂O₃-m P₂O₅:Eu³⁺系列单基及复合基荧光粉,并通过XRD、TEM、IR、激发光谱、发射光谱及荧光衰减等对材料的结构及发光性能进行了研究,讨论了温度、原料配比、掺杂浓度等这些条件对结构及发光性能的影响,并结合相关理论对发光过程进行了合理的解释。在nCaO-B₂O₃:Eu³⁺(Tb³⁺)单基发光材料中,随着退火温度从600、700到900℃变化,样品基质以不同结构硼酸盐形式出现,依次为Ca₃B₂O₆、Ca₂B₂O₅、CaB₂O₄;原料配比B₂O₃:CaO比例为5:3时,制备的荧光粉的发光效率最佳。在Eu³⁺掺杂的不同结构硼酸盐基荧光粉中,612nm波长监测所得激发光谱中,紫外光区395nm处的吸收峰强最强,将395nm作为激发波长测得发射光谱,发现Eu³⁺都处于无反演对称中心格位,以（⁵D₀→⁷F₂）电偶极跃迁为主,即材料主要发红光;且900℃退火所得高纯相的CaB₂O₄基质最有利于发光、对应的荧光衰减时间也最长;Eu³⁺掺杂浓度为0.6%-4%范围时,都是以电偶极跃迁的红光发射为主,且发光强度随着浓度的增加不断增强,当浓度超过5%时,Eu³⁺掺杂使得Eu³⁺在基质中对称性增强,磁偶极跃迁占主导,从而使橙光发射大于红光发射。在Tb³⁺掺杂的不同结构硼酸盐基荧光粉中,激发谱图符合Tb³⁺的激发规律,在紫外光378nm处峰强最强;将378nm作为激发波长,测得544nm（⁵D₄→⁷F₅）处绿光发射峰最强;900℃退火所得高纯相的CaB₂O₄基质最有利于发光,荧光衰减时间也最长,出现相似结果的原因是因在同基质荧光粉中,Eu³⁺/Tb³⁺取代Ca²⁺后更易产生p-n节和陷阱,从而增强了其发光性能。在nCaO-B₂O₃-mSiO₂:Eu³⁺(Tb³⁺)复合基发光材料中,原料配比为B₂O₃:SiO₂为5:2时,制得最佳样品。样品在经600℃退火后,形成Ca₂B₂O₅晶体,经700℃退火后,Ca B₂O₄晶体析出,可见SiO₂的存在促进了CaB₂O₄晶体的提前析出,经900℃退火后,得到结晶度最佳的CaB₂O₄晶体结构,对应的发光强度也最强,此结构与体系nCaO-B₂O₃经900℃退火后的样品相比,晶体形式还是主要以Ca B₂O₄存在,而SiO₂以非晶态形式存在。在掺杂Eu³⁺的荧光粉中,SiO₂网络结构将CaB₂O₄晶体结构较机械地支撑起来,使晶体结构更加稳定,形成比较细腻、均匀的孔径结构,促进材料发光;掺杂不同Eu³⁺浓度后,样品CaB₂O₄-SiO₂:Eu³⁺发射峰的位置几乎没有发生变化,但掺杂浓度在4%之前皆以红光发射为主,且发光强度随浓度增加而增加,当掺杂浓度达到5%时,发光强度减弱,且发射峰也变为橙光发射为主。在掺Tb³⁺的荧光粉中,SiO₂包覆在CaB₂O₄上,形成CaB₂O₄@SiO₂核壳结构,使晶体结构更加稳定,形成较为分散、均匀的球状颗粒,促进材料发光;掺杂Tb³⁺浓度达3%时,230nm处的吸收峰强最小,而Tb³⁺的f-f特征跃迁吸收峰（378nm）最强,据此将378nm作为激发波长,得到较好的绿光发射材料。nCaO-B₂O₃-mP₂O₅:Eu³⁺复合基发光材料中,当pH=1时,得到的基质材料主要是2CaO-P₂O₅-B₂O₃,且相纯;而pH≥2（在所做pH范围内）时,出现了BPO₄化合物。因BPO₄网络结构的存在增加了结构的对称性,所以橙光发射强于红光发射,而单相2CaO-P₂O₅-B₂O₃结构使Eu³⁺处于非反演对称中心格位,有助于得到优良的LED红色发光材料;原料配比以B₂O₃:P₂O₅计算为5:2时,能形成单相2Ca O-P₂O₅-B₂O₃,对应的红光发射也最佳;另外,样品随温度的升高,发生了网络结构的破坏,并重建为更复杂的网络结构,促进Eu³⁺进入缺位,且大部分处于非反演对称性格位有助于红光发射;在不同的Eu³⁺掺杂浓度下,掺杂浓度为0.6%时,出现了最强的红光发射,所以在此发光材料中将0.6%选择为最佳掺杂浓度。综合分析上述所制备的不同基质发光材料,发现所制备的掺Eu³⁺、掺Tb³⁺发光材料中,CaB₂O₄-SiO₂复合基更有利于材料发光。