在紫外激发白光LED（Light Emitting Diode,发光二极管）、无汞荧光灯、植物生长灯、紫外探测技术、紫外荧光防伪等领域均需要利用紫外激发荧光材料将不可见的紫外光转变为可见光甚至白光。太阳光是大自然给予我们的宝贵馈赠,模拟自然光的光谱及变化等特性,是人造照明光源的理想境界,荧光材料发射光谱若能实现按需调控,将能够在各领域满足应用需求。硅酸盐材料作为发光基质具有成本低、原料丰富、抗潮湿、化学及热稳定性高等优点;锆硅酸盐中的本征O^2--Zr⁴⁺电荷迁移态跃迁通常可以有效吸收紫外光,其中单斜Ca₃ZrSi₂O₉和六角BaZrSi₃O₉都具有层状结构,理论上可以容纳更高掺杂浓度的发光激活离子,有利于多离子掺杂实现光谱调控;二者禁带宽度分别为4.41、4.63eV,价带顶均主要是O-2p轨道的贡献,导带底均主要是Zr-4d轨道的贡献,理论上可以通过O^2--Zr⁴⁺电荷迁移态跃迁有效吸收紫外光,适合作为紫外激发荧光材料的基质。本论文主要集中于Ca₃ZrSi₂O₉和BaZrSi₃O₉锆硅酸盐基紫外激发荧光材料的研究,主要包括以下内容:（1）Ca₃ZrSi₂O₉基紫外激发荧光材料基于三基色原理,设计了在Ca₃ZrSi₂O₉中引入红、绿、蓝发光激活离子的方案,希望获得紫外光激发下发射光谱可调控的荧光材料,预期也可能直接获得紫外激发白光发射荧光材料。首先,对稀土Ce³⁺离子掺杂的紫外激发蓝光荧光材料Ca_3（1-x）ZrSi₂O₉:3xCe³⁺开展研究。采用固相法制备了样品Ca_3（1-x）ZrSi₂O₉:3xCe³⁺,结合晶体场劈裂理论及基质Ca₃ZrSi₂O₉的晶体结构分析,揭示在Ca_3（1-x）ZrSi₂O₉:3xCe³⁺中观察到的两套光谱分别归因于占据三种不同Ca²⁺格位的Ce（1,3）³⁺离子和Ce（2）³⁺离子。Ca_3（1-x）ZrSi₂O₉:3xCe³⁺的发射波长随激发波长的红移或者随Ce³⁺离子掺杂浓度的增加而红移,源于Ca_3（1-x）ZrSi₂O₉:3xCe³⁺包含两套光谱及能量迁移、晶体场增强。但是,Ce³⁺离子掺杂的Ca_3（1-x）ZrSi₂O₉:3xCe³⁺发光强度比较弱,难以满足实际应用需求。进一步研究发现,紫外光激发下,Bi³⁺可以在Ca₃ZrSi₂O₉基质中发射源于³P₁-¹S₀辐射跃迁的宽带谱蓝光,而且Ca_2.85ZrSi₂O₉:0.15Bi³⁺发光强度较高,荧光量子效率达44.5%。然后引入红光发射离子Eu³⁺,设计了Eu³⁺、Bi³⁺共掺的方案,Ca_2.83-yZrSi₂O₉:0.17Eu³⁺,yBi³⁺在紫外光激发下,同时发射源于Bi³⁺的³P₁-¹S₀辐射跃迁的宽带谱蓝光和源于Eu³⁺的⁵D₀-⁷F_J辐射跃迁的红光,Bi³⁺的共掺显著增强了Eu³⁺的发光强度,分析了能量传递机制,荧光光谱及衰减时间均表明存在Bi³⁺到Eu³⁺的能量传递。Eu³⁺、Bi³⁺共掺能够有效调控发射光谱,Ca_2.83-yZrSi₂O₉:0.17Eu³⁺,yBi³⁺的色坐标可以在粉橙区域调控,基本位于Eu³⁺单掺的Ca_2.83ZrSi₂O₉:0.17Eu³⁺和Bi³⁺单掺的Ca_2.85ZrSi₂O₉:0.15Bi³⁺的色坐标连线上。最后,进一步引入绿光发射离子Tb³⁺,Eu³⁺、Bi³⁺、Tb³⁺三掺的Ca_2.74-zZrSi₂O₉:0.17Eu³⁺,0.09Bi³⁺,zTb³⁺,在紫外光激发下,同时发射源于Bi³⁺的³P₁-¹S₀辐射跃迁的宽带谱蓝光、源于Tb³⁺的⁵D₄-⁷F_J’辐射跃迁的绿光和源于Eu³⁺的⁵D₀-⁷F_J辐射跃迁的红光,分析了能量传递机制,荧光光谱及衰减时间均表明存在Bi³⁺到Tb³⁺的能量传递。Tb³⁺的引入进一步有效调控了发射光谱,随着Tb³⁺掺杂浓度z的增加,Ca_2.74-zZrSi₂O₉:0.17Eu³⁺,0.09Bi³⁺,zTb³⁺（z=0.03-0.50）的色坐标由粉橙区域逐渐向左上方移动,最终直接进入白光区域。同时分析了热淬灭机制,Ca_2.24ZrSi₂O₉:0.17Eu³⁺,0.09Bi³⁺,0.50Tb³⁺的荧光高温热稳定性较好,100、150℃时总发光强度分别保持有室温时的83%、63%,在25-275°C温度范围内,色坐标一直位于白光区域。（2）BaZrSi₃O₉基紫外激发荧光材料在前人的研究工作中,既有Eu离子以Eu²⁺形式存在于BaZrSi₃O₉基质中发射蓝绿光的报道,也有Eu离子以Eu³⁺形式存在于BaZrSi₃O₉基质中发射典型红光的报道。所以,Eu²⁺和Eu³⁺离子可能同时共存于BaZrSi₃O₉基质中,从而能够通过单掺杂稀土Eu离子实现调控BaZrSi₃O₉发射光谱的目的,预期也可能直接获得紫外激发白光发射荧光材料。采用固相法制备了样品Ba_1-xZrSi₃O₉:xEu,实现了Eu²⁺和Eu³⁺离子的共存,Ba_1-xZrSi₃O₉:xEu中存在三个发光中心:源于ZrO₂原料难以分离Ti⁴⁺杂质的O^2--Ti⁴⁺电荷迁移态、掺杂的Eu²⁺和Eu³⁺离子。一方面,Ti⁴⁺的掺杂显著增强了基质样品BaZrSi₃O₉的发光强度;另一方面,第一性原理计算结果表明,Ti⁴⁺离子的掺杂在BaZrSi₃O₉:Ti的禁带中引入了源于Ti-3d轨道的杂质能级;所以,在基质样品BaZrSi₃O₉中观察到的425nm附近宽带谱蓝光发射来源于O^2--Ti⁴⁺电荷迁移态辐射跃迁。在Ba_1-xZrSi₃O₉:xEu中,Eu离子(Eu³⁺或Eu²⁺)占据Ba²⁺格位,BaO₆八面体无扭曲,结构稳定性好,Eu³⁺和Eu²⁺离子共存主要归因于电荷补偿机制,样品制备过程中部分Eu³⁺离子被还原成了Eu²⁺离子。由于Ba_1-xZrSi₃O₉:xEu中存在多个发光中心(O^2--Ti⁴⁺电荷迁移态、Eu²⁺（4f⁶5d¹-4f⁷）和Eu³⁺（4f-4f）离子),而且彼此之间存在能量传递,在260nm波长深紫外光激发下,Ba_1-xZrSi₃O₉:xEu中同时观察到O^2--Ti⁴⁺电荷迁移态和Eu³⁺的发光;在较长的392nm波长近紫外光激发下,同时观察到Eu²⁺和Eu³⁺离子的发光;在较短的180nm波长真空紫外光激发下,同时观察到O^2--Ti⁴⁺电荷迁移态、Eu²⁺和Eu³⁺的发光。在Ba_1-xZrSi₃O₉:xEu（x=0.15）中,Eu²⁺和Eu³⁺的荧光量子效率较高,355、392nm波长紫外光激发下,荧光量子效率分别为65.8%、94.8%。Ba_1-xZrSi₃O₉:xEu的发光颜色可以在蓝、粉、白区域调控,甚至Ba_1-xZrSi₃O₉:xEu（x=0.15）可以在多波段紫外光(λ_EX=392、260、180nm)激发下直接发射白光。此外,Ba_1-xZrSi₃O₉:xEu（x=0.15）的荧光高温热稳定性较好,尤其在355和392nm波长紫外光激发下,150℃时发光强度仍分别保持有室温时的93%和96%。