具有β-Ca3(PO4)2结构的发光材料的研究

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稀土掺杂的发光材料广泛应用于照明、显示和检测等领域,而且发光材料对节能灯和LED的发光性能起着决定性的作用,因此对发光材料的研究具有至关重要的意义。以磷酸盐和钒酸盐为基质的发光材料由于具有良好的热稳定性、较低的合成温度以及在紫外光照射下较好的发光性质而成为当前研究的热点。本论文分别以具有β-Ca3(PO4)2结构的化合物Ca9ZnLi(PO4)7、Ca9Ln(PO4)7(Ln=Y, Gd)和Ca9A(VO4)7(A=Bi, La, Gd和Y)作为基质,利用激活剂离子Ce3+、Tb3+、Mn2+和Eu3+在基质中占据的不同格位以及相互之间的能量传递,合成了系列新型荧光粉,利用X射线衍射仪(XRD)和荧光光谱仪(PL)等测试手段,系统研究了合成条件和掺杂浓度对发光材料的结构和发光性能的影响,并对发光机理和色度学性能进行了分析和计算。  采用高温固相法合成了Ca9ZnLi(PO4)7:Ce3+, Tb3+(或Mn2+)系列荧光粉,其激发光谱为峰值位于320 nm左右的宽带谱,存在Ce3+到Tb3+或Mn2+共振型的能量传递,计算了激活剂离子间的临界距离,通过调节Ce3+和Tb3+或Mn2+的掺杂浓度获得较高的荧光性能。绿光荧光粉Ca9Ln(PO4)7:Ce3+, Tb3+(Ln=Y, Gd)同样是由高温固相法制得,其发射光谱为蓝色和绿色双发射带,该体系中存在着Ce3+→Tb3+的共振能量传递,在实验范围内没有出现浓度猝灭现象,Ce3+的引入可以有效的增强Tb3+的绿光发射。利用溶胶-凝胶法制备了Ca9A(VO4)7:Eu3+(A=Bi, La, Gd和Y)系列荧光粉,分析了煅烧温度和掺杂浓度对荧光粉的结构和发光性能的影响,得到了最佳合成条件,在614 nm处有最强的发射,来自于Eu3+的电偶极跃迁5D0-7F2,而且VO43-基团与Eu3+间存在有效的能量传递。其中Ca9Eu(VO4)7具有最强的红光发射,而且在近紫外芯片发射波长394 nm处激发强度优于商业红粉Y2O3:Eu3+,是一种性能优良的近紫外激发的红色荧光粉。
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