新型稀土多硅酸鹽發(fā)光材料的凝膠-燃燒法制備及性能研究.pdf

1、熒光燈是一類高光效、長壽命的光源，其光效比白熾燈高3～4倍，壽命長8～10倍，尤其是三基色熒光粉的研制成功，為緊湊型熒光燈的問世提供了一個技術(shù)支持，這類熒光粉普遍具有耐高負(fù)荷、耐高溫等優(yōu)點(diǎn)，能大幅度節(jié)約用于照明光源上的電能。因此熒光粉的改進(jìn)、提高以及新型熒光粉的開拓，也成為研究者們關(guān)注的焦點(diǎn)。
　　 以硅酸鹽為基質(zhì)的稀土發(fā)光材料具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，且發(fā)光效率高，因此，日益成為燈用熒光粉研究、開發(fā)的熱點(diǎn)。本文采用凝膠-

2、燃燒法制備了以多硅酸鹽為基質(zhì)的系列新型稀土熒光粉，通過熱分析儀、紅外光譜儀、X 射線粉末衍射儀、X 射線能量色散譜儀及熒光分光光度計(jì)等對產(chǎn)物的形成過程、結(jié)構(gòu)、組成及發(fā)光性質(zhì)進(jìn)行了分析和表征，得出以下結(jié)論：
　　 (1) 采用凝膠-燃燒法，在活性炭弱還原氣氛下合成了新型黃綠色熒光粉Sr3MgSi3O10:Tb3+，研究結(jié)果表明：干凝膠起火燃燒所得前驅(qū)物，經(jīng)900℃還原熱處理即可得目標(biāo)產(chǎn)物，其晶體結(jié)構(gòu)與Sr2MgSi2O7 相似，同

3、屬四方晶系。Sr3MgSi3O10:Tb3+的激發(fā)光譜為一位于200～300nm的寬帶，主激發(fā)峰在249 nm 左右；發(fā)射光譜由491nm, 544nm, 586 nm, 624 nm等一系列窄帶發(fā)射峰組成，歸屬于Tb3+的5D4 到7FJ (J=6,5,4,3)的躍遷。主發(fā)射峰位于544 nm，對應(yīng)于Tb3+的5D4→7F5的能級躍遷，導(dǎo)致一種黃綠光發(fā)射。
　　 研究發(fā)現(xiàn)：還原溫度及Tb3+摻雜濃度對發(fā)光強(qiáng)度有著重要的影響，并

4、對濃度猝滅機(jī)制進(jìn)行了探討。
　　 (2)采用凝膠-燃燒法在活性炭弱還原氣氛中成功合成新型寬激發(fā)帶藍(lán)色發(fā)光材料Sr3MgSi3O10:Eu2+。研究結(jié)果表明：所合成的Sr3MgSi3O10:Eu2+的晶體結(jié)構(gòu)與Sr2MgSi2O7的相似，同屬四方晶系；激發(fā)光譜分布在250～450nm的寬帶范圍，主激發(fā)峰位于366nm 處，次激發(fā)峰位于394 nm 處，可以被InGaN 管芯產(chǎn)生的350～410nm 輻射有效激發(fā)；在366 nm 近

5、紫外光的激發(fā)下，發(fā)射光譜為一寬帶，最大發(fā)射峰位于466 nm 附近，是典型Eu2+的4f5d-4f 躍遷導(dǎo)致的。研究發(fā)現(xiàn)：Sr3MgSi3O10:Eu2+藍(lán)色熒光粉的發(fā)光強(qiáng)度隨還原溫度的升高而增強(qiáng)；隨Eu2+摩爾濃度的增加逐漸加強(qiáng)，當(dāng)Eu2+為10％時，發(fā)光強(qiáng)度達(dá)到最大值，而后隨Eu2+濃度的增加而減小，發(fā)生濃度猝滅。根據(jù)Dexter能量共振理論，該濃度猝滅系Eu2+的電偶極-電四極相互作用所致。
　　 (3)通過共摻雜Er3+

6、，顯著提高了Sr3MgSi3O10:Eu2+的發(fā)光亮度。研究結(jié)果表明：所合成的Sr3MgSi3O10:Eu2+,Er3+的晶體結(jié)構(gòu)與Sr2MgSi2O7的相似，屬四方晶系。樣品激發(fā)光譜是位于250nm～450nm的寬帶，最大激發(fā)峰位于357 nm 處；發(fā)射光譜也是一寬帶，最強(qiáng)的發(fā)射峰位于466 nm 處，屬于Eu2+典型的4f65d1→4f7 躍遷，呈藍(lán)光發(fā)射。根據(jù)光譜測定結(jié)果和Van Uitert 經(jīng)驗(yàn)公式，推斷Eu2+進(jìn)入Sr3Mg

7、Si3O10基質(zhì)后占據(jù)八配位Sr的格位。研究發(fā)現(xiàn)，共摻雜Er3+能有效敏化Sr3MgSi3O10基質(zhì)中Eu2+的發(fā)光，當(dāng)Er3+的摻雜摩爾分?jǐn)?shù)為0.04時，樣品發(fā)光強(qiáng)度最大，約為單摻Eu2+樣品發(fā)光強(qiáng)度的3倍。
　　 (4)采用凝膠-燃燒法合成了新型紅色熒光材料La2Si2O7:Eu3+。研究結(jié)果表明：凝膠燃燒所得前驅(qū)物經(jīng)1000℃熱處理2 h后得到La2Si2O7:Eu3+，其晶體結(jié)構(gòu)與La2Si2O7 相似，為四方晶系結(jié)構(gòu)，

8、晶胞參數(shù)a=b=0.6846 nm，c=2.4855 nm。La2Si2O7:Eu3+的激發(fā)光譜由兩部分組成，200～350nm的寬帶來自Eu3+-O2-之間的電荷遷移，最強(qiáng)峰位于263 nm 處；
　　 350nm～450nm之間的激發(fā)峰屬于Eu3+的f-f 躍遷，最強(qiáng)峰位于395 nm處。分別用263 nm和395 nm 激發(fā)樣品測得的發(fā)射光譜形狀相似，主發(fā)射峰均位于618 nm 處，屬于Eu3+的5D0→7F2 躍遷，說明