堿土釩酸鹽發(fā)光材料R2V2O7(R=Ca,Sr,Ba)的制備和發(fā)光性質(zhì)研究.pdf

1、以堿土釩酸鹽為基質(zhì)的發(fā)光材料在紫外光以及真空紫外光激發(fā)下具有很好的發(fā)光性質(zhì)，而且具有紫外光吸收能力強(qiáng)、轉(zhuǎn)換率高、物理化學(xué)和熱性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，因而具有廣泛的應(yīng)用前景，如半導(dǎo)體發(fā)光照明(LED)、等離子平板顯示(PDP)、場(chǎng)致平板顯示(FED)等。
　　 本論文中，作者對(duì)一些摻雜(包括陽(yáng)離子R位、V位P摻雜的體系、稀土摻雜)和非摻雜的堿土釩酸鹽R2V2O7(R=Ca,Sr,Ba)進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。使用熒光光譜(PL)、X射線衍射(X

2、RD)和紅外光譜(FTIR)研究其光學(xué)性質(zhì)、結(jié)構(gòu)，并采用掃描電鏡(SEM)對(duì)其形貌進(jìn)行觀察，并對(duì)深層次的發(fā)光機(jī)理給出合理的解釋。所獲得的結(jié)果對(duì)高性能堿土釩基發(fā)光材料的研究和應(yīng)用均具有一定的意義。
　　 本論文共分七章，每章的主要內(nèi)容概述如下：
　　 在第一、二章中，介紹了本論文227結(jié)構(gòu)的釩酸鹽的制備方法和實(shí)驗(yàn)原理，以及釩酸鹽的發(fā)光特性和表征手段。釩基發(fā)光材料在一定條件下能夠?qū)崿F(xiàn)自激發(fā)，稀土釩酸鹽是以釩氧化物為基質(zhì)，摻雜

3、稀土離子作為激活劑的發(fā)光體。目前，以堿土釩酸鹽R2V2O7為基質(zhì)的發(fā)光材料，對(duì)基質(zhì)和摻雜的研究均處于起步階段。研究該類材料的發(fā)光性能和機(jī)理具有重要的理論和實(shí)際意義。
　　 第三章研究了溶膠凝膠法制備R2V2O7(R=Ca,Sr,Ba)及其光致發(fā)光性質(zhì)。研究了不同制備溫度條件對(duì)自激發(fā)釩酸鹽R2V2O7(R=Ca,Sr,Ba)的光致發(fā)光特性的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明R2V2O7(R=Ca,Sr,Ba)樣品的發(fā)光強(qiáng)度幾乎不隨退火溫度而變化。

4、R2V2O7(R=Sr,Ba)有很強(qiáng)的自激發(fā)與發(fā)射能力，激發(fā)光譜峰值位于350nm附近，發(fā)射光譜在400-750nm范圍內(nèi)，是很寬的發(fā)射帶。至于R2V2O7(R=Ca)，我們沒(méi)有觀測(cè)到其光學(xué)活性，其激發(fā)光譜與發(fā)射光譜的強(qiáng)度非常低。關(guān)于自激發(fā)發(fā)射的R2V2O7(R=Ca,Sr,Ba)樣品發(fā)光性質(zhì)的潛在機(jī)理，我們也給出了合理的解釋。
　　 第四章研究了R位互摻和V位P替代摻雜對(duì)R2V2O7(R=Ca，Sr,Ba)系列樣品在紫外光激發(fā)

5、下的發(fā)光性質(zhì)的影響。R2V2-xPxO7(R=Sr,Ba，0≤x≤0.5)的紫外激發(fā)能力與發(fā)射能力隨著摻雜的增加而減弱。而R2V2-xPxO7(R=Ca，0≤x≤0.5)樣品并沒(méi)有表現(xiàn)出光活性。對(duì)這一系列的分析表明，部分的P替代V的摻雜并沒(méi)有改善樣品的光學(xué)性能。對(duì)R1R2V2O7(R1,R2=Ca,Sr,Ba)樣品PL分析結(jié)果表明，227體系的光學(xué)性質(zhì)與VO43-之間的距離密切相關(guān)，并且VO43-之間的距離越近，其光學(xué)活性越差。

6、　　 第五章研究了溶膠凝膠法制備R2V2O7:Eu3+(R=Ca,Sr,Ba)及其光致發(fā)光性質(zhì)的研究；稀土Eu3+離子摻雜明顯改變了R2V2O7:Eu3+(R=Ca,Sr,Ba)基質(zhì)的發(fā)光性質(zhì)。當(dāng)Eu3+取代部分R位Ca2+后，樣品突顯出優(yōu)秀的紅色發(fā)光屬性。當(dāng)Eu3+取代部分R位Ba2+，Sr2+后，R2V2O7:Eu3+(R=Sr,Ba)樣品能夠同時(shí)呈現(xiàn)出VO43-和Eu3+的本征發(fā)射；并且R2V2O7:Eu3+(R=Ba)熒光粉可

7、能是一種潛在的白色發(fā)光物質(zhì)。
　　 第六章研究了新穎的球形核殼結(jié)構(gòu)SiO2＠Ca2V2O7:Eu3+材料，據(jù)我們所知，SiO2＠Ca2V2O7:Eu3+第一次由溶膠凝膠法被成功制備。Eu3+的摻雜濃度是基質(zhì)Ca2V2O7中陽(yáng)離子Ca2+濃度的2.5％。獲得的樣品粉末用X射線衍射分析(XRD)，傅立葉紅外光譜(FT-IR)，X射線能譜(EDS)，掃描電子顯微鏡(SEM)和光致發(fā)光譜(PL)來(lái)表征。XRD和FT-IR分析表明Ca2V

8、2O7:Eu3+成功的沉積在球形的SiO2表面。從SEM可以清楚看到制備的核殼結(jié)構(gòu)材料的Ca2V2O7:Eu3+殼層，以片狀的形態(tài)存在。
　　 文章最后的第七章對(duì)全文進(jìn)行了總結(jié)與展望。PL光譜呈現(xiàn)出典型的稀土Eu3+離子5D0→7FJ(J=1，2，3，4)發(fā)射。SiO2＠Ca2V2O7:Eu3+和Ca2V2O7:Eu3+的吸收帶不同，Ca2V2O7:Eu3+粉體在304和380nm處有兩個(gè)吸收帶，但是我們制備的SiO2＠Ca2V