稀土釩酸鹽Ca9R(VO4)7(R=稀土離子,Y,Bi)的合成和發(fā)光性能研究.pdf

1、稀土離子摻雜的材料在發(fā)光顯示、激光器件和生物醫(yī)學(xué)等諸多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。釩酸鹽發(fā)光材料具有穩(wěn)定的發(fā)光效率,在PDP、FED、LED等領(lǐng)域顯示出極好的應(yīng)用價(jià)值,已成為近年來(lái)國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究的熱點(diǎn)方向之一。稀土釩酸鹽由于具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性,可以廣泛地用作發(fā)光材料的基質(zhì)。
　　 本論文選擇了具有Ca3(VO4)2結(jié)構(gòu)的稀土釩酸鹽 Ca9R(VO4)7(R為稀土離子La3+-Lu3+和 Bi3+、Y3+離子),用高溫固相反應(yīng)

2、制備了稀土釩酸鹽發(fā)光粉。并對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征,詳細(xì)研究了 Ca9R(VO4)7的激發(fā)和發(fā)射光譜、發(fā)光衰減、發(fā)光的熱穩(wěn)定性和潛在的應(yīng)用；利用結(jié)構(gòu)探針離子 Eu3+的激光位置選擇激發(fā)和發(fā)射光譜技術(shù),分析了 Ca9R(VO4)7中稀土離子的結(jié)晶學(xué)位置特征。
　　 第三章,用 XRD、DTA、FT-IR和 Raman等測(cè)試方法研究了稀土釩酸鹽Ca9R(VO4)7(R=Y,Bi,La-Lu)的結(jié)構(gòu)組成,分析了其空間群,結(jié)構(gòu)特征等。結(jié)果表明

3、Ca9R(VO4)7具有純相的Ca3(VO4)2結(jié)構(gòu),空間群為 R3c,Z=21。R3+離子摻入晶格后取代Ca2+離子的位置,形成置換型固溶體。稀土離子摻雜后,晶胞體積的變化遵循鑭系收縮的規(guī)律,Ca9R(VO4)7的晶胞體積隨著稀土離子 R3+離子半徑的增大而增大。通過(guò)FT-IR和Raman光譜,對(duì)晶格中的 V-O和 R-O振動(dòng)模式進(jìn)行了詳細(xì)比較和分析。
　　 第四章,研究了 Ca9Eu(VO4)7熒光粉的發(fā)光光譜特征。激發(fā)光譜

4、在200-450 nm范圍內(nèi)具有很寬的吸收帶,來(lái)自 VO43-基團(tuán)的吸收和 Eu3+離子的f-f躍遷,該激發(fā)波段和在InGaN基LED芯片的近紫外光的發(fā)光非常匹配,從發(fā)光光譜看出該熒光粉能發(fā)出強(qiáng)烈的紅發(fā)光(614nm),來(lái)自 Eu3+離子的5D0→7F2的電偶極躍遷;Ca9Eu(VO4)7熒光粉具有很高的發(fā)光猝滅溫度,到150℃時(shí)發(fā)光強(qiáng)度僅下降到室溫時(shí)的72％；并且隨著溫度的升高發(fā)光色度穩(wěn)定(x=0.65,y=0.35),是一種具有潛在

5、應(yīng)用的紅發(fā)光材料。利用 Eu3+的激光位置選擇激發(fā)和發(fā)射光譜技術(shù)分析了 Eu3+離子在Ca9Eu(VO4)7中的晶體學(xué)格位,結(jié)果表明,Eu3+離子占據(jù)三種格位,且占位高度有序。
　　 第五章,系統(tǒng)研究了 Ca9Dy(VO4)7熒光粉的發(fā)光特征,并分析了摻雜 Eu3+和Bi3+離子后對(duì)其發(fā)光性能的影響。結(jié)果表明 Dy3+離子能同時(shí)發(fā)黃光和藍(lán)光,483nm處的發(fā)光峰來(lái)自4F9／2→6H13／2躍遷,573nm處的發(fā)光峰來(lái)自4F9／2

6、→6H11／2躍遷,通過(guò)調(diào)節(jié)黃光與藍(lán)光的相對(duì)強(qiáng)度(Y／B)可以得到白光,且發(fā)光色度很好(x=0.38,y=0.40),靠近白光中心。Ca9Dy(VO4)7比 YVO4:Dy3+更適合應(yīng)用于白光LED熒光粉。摻雜Eu3+離子后,Dy3+和Eu3+離子能共同發(fā)光。Bi3+離子摻雜對(duì)Dy3+的發(fā)光壽命有猝滅作用。
　　 第六章,分析了 Eu3+離子摻雜稀土釩酸鹽 Ca9R(VO4)7(R=Bi3+,La3+,Sm3+,Gd3+,Y3+

7、,Lu3+)的發(fā)光性能。結(jié)果表明:Ca9Bi(VO4)7:Eu3+中,Bi3+離子對(duì)Eu3+離子的發(fā)光有敏化作用；Ca9Gd(VO4)7:Eu3+中,發(fā)生Gd3+→[VO4]3-→Eu3+的能量傳遞；Ca9Sm(VO4)7:Eu3+中,Sm3+離子與 Eu3+離子同時(shí)存在發(fā)光。
　　 本論文創(chuàng)新點(diǎn)是系統(tǒng)研究了稀土釩酸鹽Ca9R(VO4)7(R=La-Lu,和 Bi3+、Y3+)的結(jié)構(gòu)、發(fā)光性能及其發(fā)光的衰減特征；首次利用 Eu3