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本文以CaTiO3和La2O3为基质,选用不同方法和原料,制备了两种稀土镨掺杂荧光材料。通过荧光光谱、紫外-可见吸收光谱、XRD、SEM、红外吸收光谱、差热-热重等手段对材料进行测试,深入探讨了Pr3+在两种不同基质中的发光性能,并考察了不同实验条件和方法对材料荧光性能的影响。 光谱分析显示CaTiO3∶Pr3+的发光过程为CaTiO3基质吸收紫外光,并把能量传递给发光中心Pr3+,Pr3+在获得能量后被激发到5d激发态,通过非辐射跃迁回到1D2光谱能级,最后发生1D2→3H4的辐射跃迁,发出613nm的红光。而在La2O3∶Pr3+中,Pr3+自身吸收能量并被激发到5d激发态,通过非辐射跃迁回到3P0光谱能级,最后发生3P0→3H4辐射跃迁,发出510nm的绿光。在CaTiO3∶Pr3+中Pr3+与基质的能量迁移带位置较低,使得Pr3+的3P0光谱能级优先通过能量迁移带弛豫到1D2,从而只能发出能量较低的红光,这也是Pr3+在这两种基质中发光性能差异的主要原因。 高温固相法合成的CaTiO3∶Pr3+荧光体发光强度明显好于溶液法(溶胶-凝胶法和沉淀法),用TiO2气凝胶作为原料的要优于普通TiO2。提高煅烧温度有利于增强荧光体的发光强度,煅烧温度1200℃时发光效果最佳,Pr3+由于交叉弛豫的作用,使得该体系具有较低的猝灭浓度,当掺杂浓度为0.1%的时候发光强度达到最高。 Al3+的掺入使得CaTiO3∶Pr3+的激发光谱在325nm处发生了荧光增强效应,主要是由于电荷补偿效应所致。Al3+的掺杂浓度在8%~15%之间发光强度达到最高。通过对CaTiO3基质晶体结构的分析,发现掺杂浓度和电荷补偿效应理论值一致,这也进一步验证了电荷补偿机理的合理性。 通过比较,发现氨水沉淀法制备La2O3∶Pr3+荧光体比传统的高温固相法更有利于提高材料的发光性能,Pr3+的最佳掺杂浓度为0.43%。在沉淀法制备过程中,控制溶液pH值为9,并对沉淀进行洗涤,最后于1100℃下进行煅烧并缓慢降温能使荧光体的发光强度达到最佳值。