磷酸鹽、焦磷酸鹽基質(zhì)光致發(fā)光材料的制備及性能研究.pdf

1、稀土發(fā)光材料被廣泛應(yīng)用于節(jié)能照明、電子信息、生物醫(yī)學(xué)、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)、軍事工業(yè)等領(lǐng)域，其中，照明顯示為主要應(yīng)用領(lǐng)域。目前，白光 LED以其優(yōu)異的發(fā)光性能成為新一代照明光源。實(shí)現(xiàn)白光 LED的主要方案是將芯片和熒光粉組合成熒光粉轉(zhuǎn)換型材料。然而，適用于紫外/近紫外芯片激發(fā)的發(fā)光效率高、熱穩(wěn)定性好的熒光粉較少。因此，研發(fā)能被紫外/近紫外芯片激發(fā)的新型熒光粉對(duì)實(shí)現(xiàn)白光 LED具有十分重要的意義。本論文以磷酸鹽、焦磷酸鹽為基質(zhì)，選取Tb3+,Ce3+

2、,Eu3+,Gd3+,Dy3+, Mn2+等作為摻雜離子，采用高溫固相法、共沉淀法和微波輔助共沉淀法制備了一系列發(fā)光材料。研究了摻雜濃度、煅燒條件等因素對(duì)材料發(fā)光性能的影響，并考察了材料的熱穩(wěn)定性。以期通過(guò)制備方法的優(yōu)化和基質(zhì)的選擇降低材料的煅燒溫度，通過(guò)摻雜離子之間的能量傳遞作用來(lái)調(diào)控材料的發(fā)光顏色，從而實(shí)現(xiàn)單一基質(zhì)的白光發(fā)射。
　　主要研究?jī)?nèi)容與結(jié)果如下：
　　(1)采用高溫固相法制備了顏色可調(diào)的Sr2P2O7: Tb3

3、+, Eu3+和Sr2P2O7: Ce3+, Tb3+, Mn2+發(fā)光材料。研究了Tb3+-Eu3+，Ce3+-Tb3+, Ce3+-Mn2+離子間的能量傳遞對(duì)發(fā)光顏色的調(diào)控作用。研究結(jié)果表明：通過(guò)改變激發(fā)波長(zhǎng)和調(diào)節(jié)摻雜離子的濃度，樣品Sr2P2O7: Tb3+, Eu3+的發(fā)光顏色可由原來(lái)的藍(lán)綠光、橙紅光調(diào)節(jié)至白光，樣品Sr2P2O7: Ce3+, Tb3+, Mn2+可實(shí)現(xiàn)從藍(lán)光、綠光、橙黃光到黃白光的發(fā)射。
　　(2)采用高

4、溫固相法制備了鈧釔石結(jié)構(gòu)的Zn2P2O7: Ce3+, Tb3+綠光和Zn2P2O7: Ce3+, Dy3+單一基質(zhì)白光發(fā)光材料。研究了Ce3+對(duì)Tb3+、Dy3+離子的敏化作用，并闡述了Ce3+-Tb3+、Ce3+-Dy3+離子之間的能量傳遞機(jī)制。研究表明：以Zn2P2O7為基質(zhì)可有效降低焦磷酸鹽的煅燒溫度，通過(guò)在Zn2P2O7: Ce3+中摻雜Tb3+、Dy3+可將樣品的發(fā)光顏色由藍(lán)光變?yōu)榫G光和藍(lán)白光。
　　(3)采用微波法和

5、共沉淀法結(jié)合僅保溫15 min制備出Zn3(PO4)2: Eu3+,Tb3+/Gd3+橙紅色發(fā)光材料，研究了Zn/P配比、不同鋅鹽、微波溫度和時(shí)間對(duì)樣品發(fā)光性能的影響。熒光分析表明：由于Gd3+-Eu3+，Tb3+-Eu3+間的非輻射能量傳遞作用，使Eu3+離子的發(fā)射強(qiáng)度有所提高。
　　(4)采用高溫固相法制備了磷鈹鈣礦結(jié)構(gòu)的二元MZn2(PO4)2:Eu3+(M=Mg, Sr,Ca, Ba)橙紅色發(fā)光材料，研究了基質(zhì)空間結(jié)構(gòu)、電

6、荷補(bǔ)償劑、摻雜濃度、煅燒條件等對(duì)材料發(fā)光性能的影響。結(jié)果表明，電荷補(bǔ)償劑Li+, Na+, K+的加入均能改善Eu3+離子的發(fā)光性能，而基質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)對(duì)Eu3+的發(fā)光性能影響較小。
　　(5)采用共沉淀法制備了MgZn2(PO4)2: Ce3+, Tb3+綠色發(fā)光材料，利用XRD，SEM， FL等表征手段對(duì)其物相組成、微觀形貌及發(fā)光性能進(jìn)行了研究。Ce3+離子的熒光衰減測(cè)試結(jié)果表明Ce3+將吸收的能量傳遞給了Tb3+離子。通過(guò)臨界

7、濃度法與光譜重疊法，計(jì)算了Ce3+-Tb3+離子之間發(fā)生能量傳遞的臨界距離，說(shuō)明偶極-偶四極相互作用在能量傳遞過(guò)程中起主導(dǎo)作用。通過(guò)對(duì)位形坐標(biāo)和工作溫度與樣品發(fā)光強(qiáng)度間關(guān)系的研究，表明在較高工作溫度下樣品的溫度猝滅效應(yīng)較弱，具有良好的熱穩(wěn)定性。
　　(6)采用高溫固相法制備了Ce3+、Dy3+、Tb3+激活的BaZn2(PO4)2發(fā)光材料。通過(guò)熒光光譜和壽命衰減曲線，闡述了 Ce3+-Dy3+/Ce3+-Tb3+離子之間通過(guò)偶極-