论文部分内容阅读
CaAl2Si2O8是架状铝硅酸盐,结构中的硅(铝)氧四面体在三维空间中以公用角顶方式连接成架状,结构骨干中的大空隙被Ca2+充填。CaAl2Si2O8是一类性能优异的发光材料的基质,化学稳定性和热稳定性均较高。由于钙长石在自然界产于基性火成岩中,且可以与钠长石在任意温度下以任意比例互溶,导致自然界中纯钙长石的产出极少,因此采用价格较低廉的天然矿物原料进行钙长石的合成和性能研究,具有重要的科研和实用价值及效益。随着钙长石合成技术逐渐成熟,以CaAl2Si2O8为基质的荧光粉的合成技术也开始成为研究热点。本论文主要探索CaAl2Si2O8及(Eu, Nd)掺杂的CaAl2Si2O8荧光材料的制备工艺；初步讨论(Eu, Nd)掺杂CaAl2Si2O8荧光材料的发光性能极其振动光谱特性。本实验采用固相烧结法在空气气氛中通过改变烧结温度(1150～1450℃/4h)制备CaAl2Si2O8和Ca1-xAl2Si2O8:(Eu, Nd)x(x=0.01,0.05,0.15)系列荧光材料。通过X射线衍射仪(XRD)、激光拉曼光谱仪(Raman)、光致发光光谱仪(PL)和X荧光光谱仪(XRF)研究温度和稀土掺杂量对CaAl2Si2O8及Ca1-xAl2Si2O8:(Eu, Nd)x(x=0.01,0.05,0.15)系列荧光材料的晶体结构影响以及CaAl2Si2O8表面结构与荧光强度之间的相互关系。1) Ca1-xAl2Si2O8:(Eu, Nd)x(x=0,0.01,0.05,0.15)系列荧光材料的制备过程中,随着温度不断升高,原材料逐渐结晶形成晶体结构较为完整的CaAl2Si2O8相。XRD结果表明,1350℃/h和1450℃/h是制备CaAl2Si2O8:(Eu, Nd)荧光材料的最佳工艺。2)从Raman结果可以看出：当Eu或Nd掺杂量相同时,随着烧结温度升高,样品表面的结构发生了一定的变化,表现为,506 cm-1处归属于氧原子和硅原子沿T-O-T直线创建的对称伸缩振动峰逐渐增高,而位于970 cm-1处归属于Al-Si-O的反对称伸缩振动峰逐渐降低。3)PL和XRF结果共同表明：相同Eu/Nd掺杂量时,温度越高Eu/Nd原子的热运动越剧烈,即扩散到样品表面的Eu/Nd原子数量越多,从而使样品的荧光强度更强。因此样品的荧光强度和样品单位表面积Eu/Nd原子数量存在正比关系。