基于重質碳酸鈣熒光材料的制備與發(fā)光特性的研究.pdf

1、碳酸鈣具有成為熒光粉基質的優(yōu)秀潛力，一方面，碳酸鈣的晶型有三種，球霰石型、方解石型和文石型，晶型不同導致摻雜離子所取代的位置不同，發(fā)光性能也不同。另一方面，碳酸鈣還是一種非常重要的化工原料，其成本低、化學和物理性質穩(wěn)定，被廣泛應用于塑料、造紙、涂料和建筑等領域。這為研發(fā)以碳酸鈣為基質的稀土發(fā)光材料提供了廣大應用空間。
　　本文以CaCO3、B2O3、CaCl2、 Eu2O3、Bi2O3、Mn(CH2COO)2·4H2O、CeO2和

2、Li2CO3等為主要原料，采用高溫固相法和燃燒法等工藝制備CaCO3、CaO或CaCO3—B2O3—CaCl2(CBC)基的稀土發(fā)光材料。利用掃描電子顯微鏡、X射線衍射、熒光光譜及余輝衰減曲線對材料的形貌、結構、光譜特性及余輝特性進行了研究。
　　(1)通過高溫固相法在900℃和650℃碳還原氣氛下分別合成樣品CaCO3∶Eu3+，Bi3+和CaCO3∶Mn2+。研究結果表明:樣品CaCO3∶Eu3+，Bi3+在290 nm激發(fā)下

3、，發(fā)射峰在370 nm處附近和紅光區(qū)域都有較強發(fā)射，分別對應于Bi3+的1S0-3p1躍遷和Eu3+的5D0-7FJ(J=0，1，2)，并確定Eu3+∶ Bi3+最佳摻雜比例為1∶1;樣品CaCO3∶Mn2+在不同波長的激發(fā)下產生峰值波長為610 nm源于4T1(4G)-6A1(6S)躍遷的紅光寬帶峰。確定不同波長激發(fā)下最佳摻雜濃度為0.75％ mol。
　　(2)采用高溫固相法在弱還原氣氛下合成CaO∶Eu3+，Ce3+熒光粉樣

4、品，并研究了其發(fā)光性能。通過觀察發(fā)現基質與CaO∶Ce3+的發(fā)射譜和CaO∶ Eu3+的激發(fā)譜有部分重疊，說明了基質與Ce3+→Eu3+能量傳遞的可能性。同時，通過觀察CaO∶Eu3+，Ce3+發(fā)光特性發(fā)現，當共摻雜Ce3+和Eu3+的濃度都為1％(mol)時，基質和Ce3+離子相對于單摻Ce3+的發(fā)光強度同時減弱;而Eu3+離子發(fā)射，從單摻Eu3+離子以磁偶極躍遷為主的594 nm（5D0-7F1）橙光發(fā)射轉變?yōu)橐噪娕紭O躍遷為主的61

5、8 nm（5D0-7F2）的紅光發(fā)射，并且Eu3+總體發(fā)光強度顯著增加，有效地證明CaO∶Eu3+，Ce3+中的能量傳遞。
　　(3)利用高溫固相法在900℃碳還原氣氛合成樣品CBC∶ Eu2+，該樣品在波長390nm激發(fā)下，在560 nm處發(fā)射呈黃光發(fā)射，對應于4f65d1→4f7寬帶躍遷。利用燃燒法在600℃合成樣品CBC∶ Eu2+，該樣品在波長380 nm激發(fā)下，在454 nm處發(fā)射呈藍光發(fā)射，對應于4f65d1→4f7寬

6、帶躍遷，并伴有紅光發(fā)射。樣品呈白光發(fā)射。并且兩種熒光粉是潛在的近紫外激發(fā)的白光LED熒光粉。
　　(4)采用高溫固相法在還原氣氛下合成了CBC基質雙摻銪(Eu)和鉍(Bi)紅色長余輝發(fā)光材料。研究發(fā)現，該長余輝材料經過紫外燈照射后，能觀察到較長時間的紅色長余輝發(fā)光。通過熒光光譜分析，在284nm和463 nm波長激發(fā)下，產生了峰值波長631 nm的Eu2+離子寬帶（4f65d1→4f7）躍遷峰;在254 nm和394 nm激發(fā)下，