堿土磷酸鹽發(fā)光粉的制備與發(fā)光性質(zhì)研究.pdf

1、稀土磷酸鹽系列發(fā)光材料由于合成溫度相對較低，制備成本低，具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，發(fā)光效率高等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)成為近紫外光激發(fā)熒光粉的研究熱點(diǎn)之一。本文選用六種堿土磷酸鹽作為基質(zhì)，采用高溫固相法合成了Eu3+、Ce3+、Tb3+摻雜的堿土磷酸鹽系列熒光粉，利用XRD、FT-IR和TG-DSC分析測試結(jié)果，探討固相法制備該系列熒光粉的最佳煅燒溫度，并對熒光粉的光譜性質(zhì)進(jìn)行分析，具體做了如下工作:
　　(1)以Ca8MgLn(PO4)

2、7(Ln=La3+，Gd3+，Y3+，Lu3+)為基質(zhì)的系列熒光粉，其最佳燒結(jié)溫度為1200℃;以CaMgP2O7為基質(zhì)的系列熒光粉，其最佳燒結(jié)溫度為1000℃，以Ca7Mg2(PO4)6為基質(zhì)的系列熒光粉，其最佳燒結(jié)溫度為900℃，以SrZn2(PO4)2為基質(zhì)的系列熒光粉，其最佳燒結(jié)溫度為850℃，以Ca9Y(PO4)7和Sr3Gd(PO4)3為基質(zhì)的系列熒光粉的最佳燒結(jié)溫度均為1200℃。在高溫?zé)Y(jié)過程中加入環(huán)糊精為介質(zhì)，可以有效

3、減少粉體的燒結(jié)固化。
　　(2)Ca8MgLn1-xEux(PO4)7(Ln=La3+,Gd3+，Y3+，Lu3+)的光譜性質(zhì)
　　當(dāng)以Eu3+為激活離子時，其激發(fā)光譜由位于252nm處的電荷遷移帶和4f組態(tài)內(nèi)的躍遷激發(fā)峰組成，其中以252nm左右的電荷遷移帶最強(qiáng)，表明基質(zhì)電荷遷移態(tài)的激發(fā)能量能夠被有效地傳遞給激活離子，說明基質(zhì)本身對發(fā)光有貢獻(xiàn)。發(fā)射光譜由Eu3+的5D0-7FJ(J=0，1，2，3，4)躍遷發(fā)射峰組成，其中

4、以612nm處的5D0-7F2躍遷發(fā)射為主，表明Eu3+占據(jù)晶格中的非反演對稱中心的格位。當(dāng)改變激活離子濃度時，熒光粉的發(fā)光強(qiáng)度發(fā)生改變，其中La系基質(zhì)中Eu3+的最佳摻雜濃度為9mol％最佳，Gd系基質(zhì)的最佳摻雜濃度為7mol％，Y系基質(zhì)的最佳摻雜濃度為5mol％，Lu系基質(zhì)的最佳摻雜濃度為11 mol％。Eu3+摻雜的Ca8MgLn(PO4)7(Ln=La3+，Gd3+，Y3+，Lu3+)系列熒光粉在紫外光的激發(fā)下呈紅光發(fā)射。

5、>　　(3)Ca8MgLn1-xCex(PO4)7(Ln=La3+，Gd3+，Y3+，Lu3+)的光譜性質(zhì)
　　激發(fā)譜由Ce3+的f-d躍遷激發(fā)帶組成，發(fā)射譜由不對稱寬譜帶組成，經(jīng)高斯擬合后得到兩個重疊程度較大的譜帶，歸屬為Ce3+的5d激發(fā)態(tài)到兩個基態(tài)2F7/2和2F5/2的躍遷發(fā)射。以Ce3+為激活劑的熒光粉其發(fā)射峰均處于紫外區(qū)，適合作為發(fā)光材料中的敏化劑。不同濃度的Ce3+摻雜所得熒光粉的發(fā)光強(qiáng)度不同，La系基質(zhì)中Ce3+的

6、濃度以x=0.07mol最佳，Gd系基質(zhì)中以x=0.01mol為最佳，Y系基質(zhì)中當(dāng)x=0.01mol時發(fā)光強(qiáng)度最好，Lu系中則以x=0.07mol時為最強(qiáng)發(fā)射。
　　(4)Ca8MgLn1-xTbx(PO4)7(Ln=La3+，Gd3+，Y3+，Lu3+)的光譜性質(zhì)
　　四個系列熒光粉的激發(fā)光譜均以Tb3+的f-d躍遷為主，發(fā)射光譜由Tb3+的5D3-7FJ(J=6，5，4，3)及5D4-7FJ(J=6，5，4，3)躍遷發(fā)射

7、峰組成，其發(fā)射強(qiáng)度與Tb3+摻雜濃度有關(guān)。當(dāng)Tb3+摻雜濃度增大時，5D4-7FJ和5D3-7F J躍遷發(fā)射基本上都呈現(xiàn)先增強(qiáng)后減弱的趨勢，存在濃度猝滅，而兩種躍遷方式的發(fā)射強(qiáng)度之比I(5D4-7FJ)/ I(5D3-7FJ)隨著Tb3+摻雜濃度的增加卻一直在增大，表明濃度增大后，Tb3+之間發(fā)生5D3→5D4與7F6→7F0能級間的交叉馳豫。在紫外光的激發(fā)下，所合成的熒光粉呈現(xiàn)明亮的綠光發(fā)射，是一類較好的綠色熒光粉。
　　(5)

8、Ca1-xRexMgP2O7(Re=Eu3+，Ce3+，Tb3+)的光譜性質(zhì)
　　當(dāng)以Eu3+為激活離子時，以593nm處的磁偶極躍遷發(fā)射為主，呈現(xiàn)橙紅光發(fā)射，表明Eu3+占據(jù)基質(zhì)晶格中對稱中心格位，Eu3+的最佳摻雜濃度為9mol％;以Ce3+為激活離子時，所有樣品的發(fā)射峰位于紫外區(qū)域，具有雙峰特征，其能量差約為1951cm-1，Ce3+的最佳摻雜濃度為1mol％;以Tb3+為激活離子時，以位于543nm的5D4-7F5躍遷發(fā)射

9、為主，Tb3+的最佳摻雜濃度為3mol％。
　　(6)Ca7-xRexMg2(PO4)6(Re=Eu3+，Ce3+，Tb3+)的光譜性質(zhì)
　　以Eu3+為激活離子時，以位于611nm處的電偶極躍遷發(fā)射為主，呈現(xiàn)紅光發(fā)射，最佳摻雜濃度為9mol％;以Ce3+為激活離子時，其發(fā)射光譜表現(xiàn)為兩個寬帶發(fā)射，譜帶間重疊程度較大，所有樣品的發(fā)射峰位于紫外區(qū)域，最佳摻雜濃度為1mol％。以Tb3+為激活離子時，以5D4-7F5躍遷的綠光發(fā)

10、射為主，最佳摻雜濃度為3mol％。
　　(7)Sr1-xRexZn2(PO4)2(Re3+=Eu3+,Ce3+，Tb3+)的光譜性質(zhì)
　　以Eu3+為激活離子時，以位于611nm處的電偶極躍遷發(fā)射為主，呈現(xiàn)紅光發(fā)射，最佳摻雜濃度為7mol％;以Ce3+為激活離子時，其發(fā)射光譜表現(xiàn)為有一定重疊程度的兩個寬帶發(fā)射，最佳摻雜濃度為5mol％;以Tb3+為激活離子時，以543nm的5D4-7F5躍遷的綠光發(fā)射為主，最佳摻雜濃度為9m

11、ol％。
　　(8)Ca9Y1-xRex(PO4)7(Re3+=Eu3+，Ce3+，Tb3+)的光譜性質(zhì)
　　以Eu3+為激活離子時，以位于593nm處的磁偶極躍遷發(fā)射為主，呈現(xiàn)橙紅光發(fā)射，最佳摻雜濃度為3mol％;以Ce3+為激活離子時，發(fā)射光譜由357nm的寬發(fā)射帶組成，最佳摻雜濃度為7mol％;以Tb3+為激活離子時，發(fā)射光譜與Tb3+的濃度有關(guān)，當(dāng)Tb3+濃度小于5％時以5D3-7FJ躍遷發(fā)射為主，大于5％時以5D4

12、-7FJ躍遷發(fā)射為主，最佳摻雜濃度為5mol％。
　　(9)Sr3Gd1-xRex(PO4)3(Re3+=Eu3+，Ce3+，Tb3+)的光譜性質(zhì)
　　以Eu3+為激活離子時，以位于586nm處的5D0-7F1躍遷發(fā)射為主，最佳摻雜濃度為9mol％;以Ce3+為激活離子時，發(fā)射光譜由具有雙峰特征的f-d躍遷峰組成，最佳摻雜濃度為3mol％;以Tb3+為激活離子時，以5D4-7FJ躍遷發(fā)射為主，呈綠光發(fā)射，最佳摻雜濃度為5mo