稀土掺杂荧光粉的合成与光谱性质研究

【摘要】硅酸盐基质荧光粉由于物理化学性质稳定而作为照明材料得到广泛应用。钨酸盐基质荧光粉的荧光光谱稳定，特征吸收带宽，发射光谱占据可见光区域的大部分，也受到越来越多的关注。论文以高温固相法合成了硅酸盐基质和钨酸盐基质荧光粉，考察了其光谱性质、稀土离子间的能量传递、电荷补偿机制，取得了如下主要成果：1.结合Ca2SiO4-Ca3(PO4)2相图得到固溶体Ca1.855Si0.71P0.29O4，并以此为基质采用高温固相法合成了Ca1.855Si0.71P0.29O4:Eu2+荧光粉。稀土离子Eu2+的加入有利于进一步稳定固溶体的晶体结构。研究了Ca1.855Si0.71P0.29O4:Eu2+的光谱性质，探究并得出Eu2+之间的能量传递机理为相邻离子间的能量转移。该荧光粉的发射光谱为不对称发射峰，同时荧光寿命拟合结果进一步说明Eu2+在基质晶格中占据两种格位，形成两个发光中心。2.利用高温固相法合成了CaWO4:Dy3+,Eu3+荧光粉。讨论了CaWO4:Dy3+，CaWO4:Eu3+和CaWO4:Dy3+,Eu3+荧光粉的光谱性质。得出Dy3+的最佳掺量，在此基础上成功掺入Eu3+。CaWO4:Dy3+,Eu3+荧光粉的激发光谱和发射光谱显示出两种稀土离子的特征光谱，表明两种稀土离子间存在能量传递。3.利用高温固相法合成了CaWO4:Sm3+荧光粉。由于Sm3+与Ca2+之间的不等价电荷取代，为减弱不平衡电荷对发光强度的影响，在本实验中讨论了三种电荷补偿方式：第一种，电荷补偿由Ca空位提供，反应方程式如3Ca2+→2Sm3++VCa×；第二种，两个Ca2+被一个三价稀土离子和一个单价离子取代，反应为2Ca2+→Sm3++M+，此处的M+为单价电荷补偿正离子如Li+，Na+，K+；第三种，一个Ca2+被一个三价稀土离子和一个单价离子取代，反应为Ca2+→Sm3++N-，此处的N-为单价电荷补偿负离子如F-，Cl-，Br-，I-。结果表明，前两种电荷补偿方式有利于荧光粉发光强度的提高。
【作者】訾文文；
【导师】甘树才；
【作者基本信息】吉林大学，应用化学，2014，硕士
【关键词】稀土掺杂；高温固相法；硅酸盐；钨酸盐；光谱性质；

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