Eu2+摻雜硅酸鹽熒光粉的發(fā)光光譜和結(jié)構(gòu)研究.pdf

1、我國是稀土資源最為豐富的國家,因為稀土元素的最外層電子構(gòu)型基本相同,易在化學(xué)反應(yīng)中失去三個電子,從而成為+3價的離子,比一般金屬都來得更為活潑。還有一些稀土元素失去電子后還能被還原,例如Eu、Yb原子。還有一些稀土元素還能進(jìn)一步被氧化成為+4價,例如Tb、Ce。正是因為稀土元素有如此豐富的價態(tài)變化,使得稀土元素具有一般元素所無法比擬的光譜學(xué)性質(zhì),使稀土成為新材料研究與開發(fā)領(lǐng)域的熱門話題。
　　以硅酸鹽為基質(zhì)的發(fā)光材料,因其剛性結(jié)構(gòu)

2、和非常穩(wěn)定的晶體結(jié)構(gòu),使得其成為高發(fā)光效率的基質(zhì)材料。稀土離子摻雜硅酸鹽基質(zhì),已經(jīng)被多次報道用于商業(yè)照明產(chǎn)業(yè),如白色 LEDs。二價 Eu2+離子作為稀土發(fā)光材料中的主要激活劑離子,因其摻雜的熒光粉具有很好的結(jié)構(gòu)及發(fā)光性能而被廣泛研究。
　　本論文選擇了硅酸鹽作為發(fā)光基質(zhì),通過高溫固相法合成制備了系列的稀土硅酸鹽熒光粉。通過對其進(jìn)行物相分析,與標(biāo)準(zhǔn)卡片對照,確定其結(jié)構(gòu),證明合成的都為純相,沒有其他雜質(zhì)存在。通過測試其激發(fā)光譜和發(fā)射

3、光譜,研究了Eu2+離子摻雜的硅酸鹽熒光粉的發(fā)光性能。通過分析其發(fā)射光譜,確定其發(fā)光中心。通過對其發(fā)光衰減曲線,濃度猝滅,發(fā)光與溫度的關(guān)系曲線圖以及色度坐標(biāo)的討論來研究其潛在的應(yīng)用。
　　第三章,本章通過高溫固相法合成了Eu2+摻雜Ba2CaMg2Si6O17的熒光粉,其中Eu2+摻雜濃度為1.0mol％和10.0mol％,通過XRD圖譜分析,得到的實驗結(jié)果沒有雜峰被發(fā)現(xiàn),為純相,且其為層狀結(jié)構(gòu)。通過對不同摻雜濃度的激發(fā)和發(fā)射光譜

4、進(jìn)行分析,其能夠被紫外線有效激發(fā),然后發(fā)射出明亮的藍(lán)光。不同的摻雜濃度發(fā)光強(qiáng)度也是不同的,當(dāng)Eu2+摻雜濃度大于10.0mol％時,由于濃度猝滅使得發(fā)光強(qiáng)度降低。而且,隨著摻雜濃度的升高,Ba2CaMg2Si6O17:Eu2+的發(fā)光中心由原來的一個變?yōu)閮蓚€Eu2+1和Eu2+2兩個。通過發(fā)光與溫度的關(guān)系曲線,發(fā)現(xiàn)溫度由25℃升高到150℃,發(fā)光強(qiáng)度降低了10％,有微弱的熱猝滅行為,說明其有很好的熱穩(wěn)定性能。
　　第四章,本章Eu2

5、+摻雜的K4CaSi3O9化合物,分析其 XRD結(jié)果,沒有雜峰發(fā)現(xiàn),得到的物質(zhì)為純的K4CaSi3O9:Eu2+熒光粉。通過分析其被355nm激發(fā)時的發(fā)射光譜,可以發(fā)現(xiàn)有兩個不同的發(fā)射峰,即有兩個發(fā)光中心,分別為530 nm處的Eu2和586 nm處的Eu1,其分別取代的是Ca2和Ca1位置。通過發(fā)射光譜,算得其CIE坐標(biāo)為X=0.319,Y=0.573,是典型的黃綠色發(fā)光。從發(fā)光與溫度關(guān)系曲線上,我們可以得到,當(dāng)溫度上升到150℃時,

6、其發(fā)光強(qiáng)度降低到25℃時的80％,有微弱的熱猝滅行為。K4CaSi3O9:Eu2+具有很好的熱穩(wěn)定性。且隨著溫度的升高, K4CaSi3O9:Eu2+的發(fā)射光譜發(fā)生藍(lán)移現(xiàn)象,這是其在實際應(yīng)用中的一個缺陷。
　　第五章,Eu2+摻雜BaMgSi4O10熒光粉,試驗測得其物相為純相,沒有雜質(zhì)存在。從其發(fā)射光譜中,我們可以發(fā)現(xiàn), BaMgSi4O10:Eu2+熒光粉的發(fā)光強(qiáng)度為BaMgAl10O17:Eu2+熒光粉的1.2倍,說明其發(fā)光

7、更為有效。當(dāng)溫度由室溫300K上升到440K時,其發(fā)光強(qiáng)度反而降低了13％,該結(jié)果表明,BaMgSi4O10:Eu2+熒光粉在應(yīng)用中具有很好的熱穩(wěn)定性。BaMgSi4O10:Eu2+為層狀結(jié)構(gòu),這種結(jié)構(gòu)的硅酸鹽基質(zhì)熒光粉在已報道的文獻(xiàn)中,都有很好的熱穩(wěn)定性和發(fā)光效率。
　　本論文的創(chuàng)新點是,系統(tǒng)地研究了稀土二價銪離子摻雜硅酸鹽基質(zhì)(K4CaSi3O9、BaMgSi4O10、Ba2CaMg2Si6O17)熒光粉的結(jié)構(gòu)、激發(fā)光譜和發(fā)射