论文部分内容阅读
钨酸钙材料为自激活材料,具有较宽的蓝光发射带,是优良的荧光材料和基质材料。影响发光材料性能的重要因素为材料的形貌和尺寸,然而目前商业制备的荧光粉大多是采用高温固相法合成的,该方法制备发光材料时对温度要求较高,并且合成的粉体形貌不佳,尺寸难以控制,不利于器件的生产和使用。尺寸均一的稀土掺杂钨酸钙球形材料具有堆叠密度大和比表面积大等优势,能够减少发光层的不规则化,减小光散射,提高材料的发光效率。本文相对于传统的高温固相法制备荧光粉体,在较低温度160℃使用水热法成功制备出了高效的球形单分散蓝、红、绿钨酸钙系列发光材料----CaWO4、CaWO4: Sm3+, CaWO4:Eu3+、CaWO4:Tb3+,并通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)以及荧光光谱(PL)等测试手段,表征了所制备材料的晶体结构、表面形貌以及光学特性。初步探讨了各球形材料的发光机理和最佳掺杂浓度等问题,研究了掺杂浓度、反应时问等条件的改变对于不同稀土掺杂样品的形貌以及性能的影响。首先,本文通过声化学法和水热法制备了CaWO4蓝色球形荧光粉。这两种方法均能够形成良好的球形形貌。然而相对于声化学法,由于水热法的温度、压力等条件为晶体的形成提供了良好的热力学和动力学基础,使得其制备的蓝光材料结晶性更好,为纯相的白钨矿结构;发光性能更佳,发光峰位于420nnm,对应W6+-O2-的电荷迁移带,并能形成相对较纯的色相。其次,通过水热法制备了CaWO4:Sm3+、CaWO4:Eu3+红色球形荧光粉体。其晶相为四方相的白钨矿结构,具有良好的球形形貌,尺寸均约为15μm-2μm。其中,稀土离子进入到晶格内取代Ca2+的位置,最终的发射峰位置分别为647nm和615nm,对应Smn3+的4G5/2-6H9/2电子跃迁和Eu3+的5D0-7F2电子跃迁,二者均发出红光。同时,通过不同掺杂浓度的对比实验,可以发现Sm3+掺杂量为6%时CaWO4:Sm3+的发光性能最优;Eu3+掺杂量为4%时CaWO4:Eu3+的发光性能最优。最后,通过水热法制备了CaWO4:Tb3+绿色球形荧光粉,这种方法合成的绿色荧光粉粉体形貌为球形,并且具备良好的晶体结构,最强发射峰在545nm处,对应于Tb3+的5D4-7F5跃迁。与此同时,我们还研究了不同掺杂浓度和反应时间对于CaWO4:Tb3+绿色球形荧光粉形貌和发光的影响,实验证明,在Tb3+的掺杂浓度为6%时,保温时间为24小时的样品,其粉体的发光性能最优,发出绿光。