稀土离子掺杂钨/钼酸铋焚光粉的可调发光及白光研究

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稀土离子为激活剂的固体发光材料用于LED器件引起人们的关注。钨酸盐和钼酸盐具有稳定的晶体结构和高热稳定性,在可见光区域均有很强的吸收,是一种性能优良的自激发荧光基质材料。以钨酸盐、钼酸盐为基质掺入可进行能量传递的稀土离子,通过调节稀土离子的掺杂比例,即可以实现荧光粉体颜色可调控,也可以实现荧光粉在白光区域的发光,该材料在白光二极管(w-LED)显示器件及其它照明领域都有很大的应用前景。本文以钨/钼酸铋为基质,用共沉淀法合成了掺入不同稀土离子Eu3+、Tb3+、Dy3+的发光材料,实现了单一基质中的多色发光和白光发射,并研究了其发光性能。采用共沉淀法合成了钨酸铋为基质的Dy3+单掺杂荧光粉,钨酸铋在近紫外区有宽而强的电荷吸收带,用高能量激发后可以通过无辐射跃迁把能量传递给激活剂Dy3+使其发光。实验表明,当退火温度为700℃,溶液pH=5时,合成出新型发光材料Bi2WO6:Dy3+。在453nm光源激发下Dy3+在Bi2WO6:Dy3+材料中发射磁偶极跃迁4F9/2→6H15/2和电偶极跃迁4F9/2→6H13/2产生的特征峰。该材料与广泛使用的蓝光LED芯片的输出波长相匹配,为后期制备Eu3+、Dy3+共掺杂单一基质钨酸铋白光材料奠定了基础。在稀土离子Eu3+、Dy3+共掺杂钨酸发光材料体系中,利用Eu3+、Dy3+之间的能量传递,合成了Eu3+、Dy3+摩尔比不同时Bi2WO6:Eu3+、Dy3+单一基质荧光粉中的多色发光和白光发射材料。结果表明,在Eu3+、Dy3+离子掺杂量分别为10%与8%(摩尔分数)时,得到具有优良白光发射Bi2WO6:Eu3+、Dy3+单一基质荧光粉经计算色坐标值为(0.3121,0.2634)位于白光区域。以EDTA二钠为络合剂,采用共沉淀法合成了Tb3+掺杂γ-Bi2MoO6荧光粉。通过DTA-TG、XRD和荧光分析手段对样品的结构、组成与发光性能进行了研究。结果显示,当退火温度为800℃,溶液pH值在1-3时,得到正交相a-Bi2Mo3O12。而当溶液pH值在5-13时,所得样品为正交相γ-Bi2MoO6,且γ-Bi2MoO6:Tb3+在544nm波长光的监测下所得最强激发峰出现在蓝光488nm处。在488nm蓝光激发下观察到γ-Bi2MoO6粉末中Tb3+的544nm (5D4→7F5)强的特征发射,而且发现当稀土离子Tb3+摩尔百分比为20%时,其发射峰的强度最大。采用共沉淀法合成了稀土离子Eu3+、Tb3+共惨杂γ-Bi2MoO6基质荧光粉体,探讨了加入稀土离子浓度(Eu3+、Tb3+)对合成材料的影响。实验结果表明,当退火温度为800℃,溶液的pH=5时,控制离子Eu3+、Tb3+掺杂量的差异来改变荧光粉体的不同颜色,当调节离子Eu3+、Tb3+不同的配比时,样品实现了从红色,浅红色,到绿色区域的颜色可调控。当Eu3+Tb3+掺杂量均为10%时γ-Bi2MoO6:Eu3+、Tb3+材料的色坐标值为(0.3221,0.2724),即在白光区域,实现了Eu3+、Tb3+共掺杂单一钼酸铋基质的白光发射。论文以钨/钼酸铋为基质,以Dy3+、Eu3+、Tb3+为激活剂,通过单掺杂或共掺杂实现颜色可调控荧光粉体,进而实现了荧光粉在白光区域的发光。为更加丰富白光材料的领域,提升钨/钼酸铋的应用范围提供了信息。
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