【摘 要】
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镧系离子掺杂的上转换发光材料由于其在紫外、可见光、近红外等区域特有的光学特性,已经广泛应用于温度传感、光学防伪、太阳能电池、纳米生物探针等方面。目前温度传感性能差和单模式发光等问题限制了大多数上转换发光材料在温度传感和光学防伪领域的应用,所以制备温度传感性能和发光性能优异的上转换材料在实际应用中具有重要意义。因此,本论文选用声子能量较小,制备工艺简单,物理化学稳定性较好的双钙钛矿钨酸盐A2MgWO
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镧系离子掺杂的上转换发光材料由于其在紫外、可见光、近红外等区域特有的光学特性,已经广泛应用于温度传感、光学防伪、太阳能电池、纳米生物探针等方面。目前温度传感性能差和单模式发光等问题限制了大多数上转换发光材料在温度传感和光学防伪领域的应用,所以制备温度传感性能和发光性能优异的上转换材料在实际应用中具有重要意义。因此,本论文选用声子能量较小,制备工艺简单,物理化学稳定性较好的双钙钛矿钨酸盐A2MgWO6（A=Ca,Sr,Ba）基质材料,通过Er3+,Yb3+或Eu3+镧系离子掺杂,制备一系列性能优异的荧光粉,对材料的结构组成和发光性能进行了详细的研究,探索了其在精确测温和防伪安全领域的多功能应用,主要的工作及结论如下:（1）采用高温固相法合成了一系列Er3+/Yb3+掺杂的Ca2MgWO6（CMW）、Sr2MgWO6（SMW）和Ba2MgWO6（BMW）上转换荧光粉。三种荧光粉具有相似的结构,其中BMW荧光粉中Er3+离子所在的[Er O6]八面体畸变程度最低。SEM结果表明所合成的荧光粉粉末粒径从CMW到BMW呈现逐渐减小的趋势。XPS和ICP测试结果证明低浓度含量的Er3+/Yb3+成功掺杂进入A2MgWO6双钙钛矿基质,Er3+/Yb3+的实际掺杂量基本相同,均接近于理论的化学计量比（0.3 mol%）。比较了荧光粉的上转换发光性能,CMW的发光最强,SMW次之,BMW最弱。荧光粉颗粒尺寸大小,Er3+/Yb3+离子实际掺杂浓度,晶格畸变程度,Er3+离子~2H11/2、~4S3/2、~4F9/2→~4I15/2能级跃迁等因素的协同效应导致了荧光粉上转换发光的差异,其中晶格畸变程度对发光影响最大。较大的FIR值变化可以形成更大的绝对灵敏度SA值,CMW荧光粉最大的SA为72.14×10-4 K-1（398 K）,SMW为135.32×10-4 K-1（398 K）,BMW为7.41×10-4 K-1（323 K）。（2）以CMW基质为代表,通过在上转换CMW:Er3+/Yb3+材料中共掺杂Eu3+离子,同时实现了温度传感灵敏度因子有效的提高和多模式防伪。基于Er3+的~2H11/2/~4S3/2能级对的最大SA从423 K时的81.83×10-4 K-1增加到398 K时的88.12×10-4 K-1,这归因于Er3+和Eu3+之间的能量转移增加了荧光强度比值。利用Eu3+离子的下转换发光特性,荧光粉在980和365 nm激发下表现出颜色可调性,还利用该荧光粉制备好的白色墨水通过丝网印刷技术印在一张普通的纸上制成防伪图案,实现了双模式防伪的功能。因此,制备的新型荧光粉在非接触式温度传感和光学防伪安全领域具有潜在应用价值。
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