基于铕、铋掺杂发光材料的结构及光谱特性研究

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本文分别以无机磷酸盐和锑酸盐为基底,制备出三种Eu、Bi激活的发光材料并研究了其性能。主要研究工作如下:(1)采用高温熔盐法制备出一种新型焦磷酸化合物Ba2Li Ga(P2O7)2的单晶,并通过X射线衍射法确定其晶体结构。结果表明,Ba2Li Ga(P2O7)2是具有由P2O7、Li O5和Ga O6多面体构成的[Li Ga(P2O7)2]∞的阴离子链结构。采用高温固相法制备了橙色荧光粉Ba2Li Ga(P2O7)2:x Eu3+(x=0.05,0.1,0.15,0.2,0.25,0.3)并测试其荧光性能。在394 nm光激发下,合成的荧光粉由于Eu3+的~5D0→~7F1跃迁呈现出明亮的橙色发光。量子产率和热稳定性的测试分析结果表明:荧光粉Ba2Li Ga(P2O7)2:0.2Eu3+的内量子产率为67%;在423 K时,595 nm和613 nm的发射积分强度分别为其初始值298 K的55%和65%。Ba2Li Ga(P2O7)2:0.2Eu3+荧光粉的CIE坐标为(0.6114,0.3851),位于橙色区域,颜色纯度为81%。(2)采用高温固相法制备出了新型红色荧光粉Na13Sr2-xTa2(PO4)9:x Eu3+(x=0,0.02,0.1,0.2,0.3,0.4,0.5)并测试其荧光性能。荧光光谱表明,在394 nm的近紫外光激发下,合成的荧光粉由于Eu3+的~5D0→~7F2跃迁呈现出明亮的红色发光。荧光粉Na13Sr2Ta2(PO4)9:0.2Eu3+的热稳定性分析表明,在420 K时,其发射积分强度约为其初始值300 K时的76%。此外,还引入了三种碱金属(Li+、Na+、K+)作为电荷补偿剂。相比之下,三种补偿剂都能提高发光强度,其中自补偿离子Na+效果最好。荧光粉Na13Sr2Ta2(PO4)9:0.2Eu3+,0.2Na+的内量子产率为45%,同时测得该荧光粉的CIE坐标为(0.644,0.352),位于红色区域,颜色纯度为98%。(3)采用高温固相法制备出一系列锑酸盐荧光粉Sr2Sb2O7:x Bi3+(x=0,0.01,0.02,0.03,0.04,0.05,0.06)和(Sr1-yCay)1.97Sb2O7:0.03Bi3+(y=0,0.1,0.2,0.4,0.6,0.8,1),在近紫外光激发下具有从绿色到蓝色的可控发光特性。Bi3+的化合价由X射线光电子能谱证实。在495 nm和528 nm处有两个发射带,这是由主晶格中Bi3+离子的两个不同的Ca/Sr位置造成的。随着Ca2+成分的增加,扭转阻力的增强和电子云重排效应将导致发射波段从495 nm(y=0)蓝移到437 nm(y=1)。Sr2Sb2O7:0.03Bi3+和Ca2Sb2O7:0.03Bi3+的内量子产率分别为51%和62%。最后,利用365 nm紫外芯片、蓝色荧光粉Ca2Sb2O7:0.03Bi3+、绿色荧光粉Sr2Sb2O7:0.03Bi3+和商用红色荧光粉Ca Al Si N3:Eu2+封装了pc-WLED器件,实现了白光发射。图49幅,表13个,参考文献115篇。
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