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本文简要回顾了稀土钨酸盐和铋钨酸盐的研究现状,从结构和性能等方面进行了总结。
提出了在稀土-铋钨酸盐体系中探索新型光学晶体的研究目标,围绕这一目标开展了高温固相合成、晶体结构解析、光谱测试和理论计算等研究工作。在研究过程中,合成了四个结构新颖的稀土铋钨酸盐化合物LnBiW2O9(Ln=Ce,Sm,Eu,Er,),并对它们进行光学性质测量和表征。第二章主要描述了它们的高温固相合成,第三章报道了它们的晶体结构和光学性质。
CeBiW2O9属于单斜晶系C2/c空间群,其单胞参数为a=10.2140(11),b=9.9229(10),c=13.7281(16)(A),β=102.701(5)°,Z=8,V=1357.3(3)(A)3,其结构特征是Ce原子填充在三维的(BiW2O9)3-阴离子框架结构的孔洞中。能带计算表明,CeBiW2O9属于间接带隙的化合物,光谱测试发现,最强吸收峰位于约327nm(3.79eV)处,在1500-2500nm范围内没有吸收带,其带隙宽度为2.34eV。
SmBiW2O9,EuBiW2O9,和ErBiW2O9具有相同的结构,属于正交晶系Prima空间群,其结构特点为,(BiO2)-二维层和(Ln2W2O12)6-二维层通过共角顶的WO6八面体链相互连接成三维网状结构。能带计算表明,SmBiW2O9属于间接带隙的化合物,光谱测试发现,化合物LnBiW2O9(Ln=Sm,Eu,Er)为宽带半导体,它们的带隙分别为3.39,3.63和3.26 eV。从的紫外-可见近红外吸收光谱可知,这些化合物的最强吸收峰分别在276,281,和271 nm处。此外,化合物SmBiW2O9在409,468,955,1094,1255,1399,1522,和1571nm处有吸收峰;而化合物EuBiW2O9在2042,和2181nm处均有吸收峰;化合物ErBiW2O9在382,484,522,656,790,977,1490,和1528nm处也存在吸收。
化合物EuBiW2O9的粉体在室温环境中,通过395 nm和467 nm的光源激发,其具有由Eu3+离子的SD0→,7F0-4跃迁引起的红光发射特性,并在红光区域的614nm处出现最强发射峰。在室温下,双指数拟合时间扫描测得EuBiW2O9发射波长分别为395nm和467nm的寿命为0.34ms和0.36ms,所以,化合物EuBiW2O9有可能成为白光LED用红色荧光粉材料。