Ca9ZnLi(PO4)7陶瓷的電學(xué)性能、Eu3+離子的發(fā)光與微結(jié)構(gòu)研究.pdf

1、Eu3+是最主要的紅發(fā)光激活離子,在照明和顯示等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。Eu3+還是結(jié)構(gòu)探針離子,微小的晶體學(xué)結(jié)構(gòu)變化在其選擇激發(fā)和發(fā)射光譜上會(huì)得到不同的5D0→7F0躍遷,對(duì)應(yīng)不同的發(fā)光光譜和衰減變化。利用結(jié)構(gòu)探針這個(gè)特點(diǎn),可以研究稀土離子所處的結(jié)晶學(xué)環(huán)境,提供基質(zhì)中不同發(fā)光中心的格位對(duì)稱性,進(jìn)而給出微結(jié)構(gòu)的信息。
　　 本論文選擇了具有β—Ca3(PO4)2結(jié)構(gòu)的 Ca9ZnLi(PO4)7為基質(zhì)材料,采用高溫固相反應(yīng)制備了紅

2、發(fā)光熒光粉。利用 XRD、SEM、熒光光譜儀對(duì)其進(jìn)行了結(jié)構(gòu)及發(fā)光性能表征,并詳細(xì)研究了 Ca9ZnLi(PO4)7:Eu3+的激發(fā)和發(fā)射光譜、發(fā)光衰減、發(fā)光熱穩(wěn)定性和作為白光 LED熒光粉的潛在應(yīng)用；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 Ca9ZnLi(PO4)中的結(jié)晶學(xué)位置特征。同時(shí)利用無壓燒結(jié)方法制備了 Ca9ZnLi(PO4)7陶瓷,通過介電、阻抗等測(cè)試手段分析了該陶瓷的電學(xué)性能。
　　

3、第三章,應(yīng)用X射線粉末衍射(XRD)、差熱分析(DTA)、傅里葉變換紅外光譜(FT-IR)等測(cè)試方法研究了 Ca9ZnLi(PO4)7:Eu3+的物相組成,分析了結(jié)構(gòu)特征。結(jié)果表明,固相合成的 Ca9ZnLi(PO4)7:Eu3+為純相的白磷鈣礦(whitlockite—type)六方結(jié)構(gòu),空間群為 R3c,Z=6,具有與β-Ca3(PO4)2相同的結(jié)構(gòu)。Eu3+離子摻入 CagZnLi(PO4)7晶格后取代 Ca2+的位置。研究了 E

4、u3+離子不同濃度摻雜的發(fā)光光譜,當(dāng)摻雜濃度超過7％摩爾出現(xiàn)濃度猝滅。在近紫外光激發(fā)下,Ca9ZnLi(PO4)7:Eu3+發(fā)出強(qiáng)烈的紅光(614 nm),來自Eu3+離子的5D0→7F2的電偶極躍遷,發(fā)光色度為(x=0.65,y=0.34),接近國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)紅色色度(x=0.67,y=0.33),發(fā)光具有較好的熱穩(wěn)定性能。
　　 第四章,使用激光位置選擇激發(fā)和發(fā)射技術(shù)探討了基于 Eu3+離子的光譜探針信息,分析了該材料中的局域結(jié)構(gòu)

5、的特征及對(duì)發(fā)光性質(zhì)的影響、Eu3+在不同溫度下發(fā)光光譜和衰減(發(fā)光壽命)特征。實(shí)驗(yàn)證實(shí),在 Eu3+摻雜的 Ca9ZnLi(PO4)7中,Eu3+的配位環(huán)境有四種,具有四種發(fā)光中心,對(duì)應(yīng) Eu3+占據(jù) Ca9ZnLi(PO4)7晶格中四種不同鈣的位置。不同溫度下(10-300 K)的選擇發(fā)射光譜表明,Eu3+離子在整個(gè)晶格之中的分布呈現(xiàn)高度的隨即性,5D0的熒光壽命呈現(xiàn)隨著溫度的升高反常增加的特性。
　　 第五章,采用無壓燒結(jié)法

6、制備了 Ca9ZnLi(PO4)7陶瓷,對(duì)其介電常數(shù),介電損耗、阻抗、電導(dǎo)率,激活能進(jìn)行了研究。結(jié)果揭示在介電圖譜中可以看出在440℃時(shí)存在反常,和其它具有β-Ca3(PO4)2結(jié)構(gòu)的磷酸鹽相比,CagZnLi(PO4)7晶格之中鋅、鋰的存在降低了相轉(zhuǎn)變溫度。阻抗譜圖揭示了在 Ca9ZnLi(PO4)7陶瓷中存在兩種電導(dǎo)機(jī)制。高溫與低溫不同的激活能是由于隨著溫度的升高,鋅與鋰較容易的分別占據(jù) Ca(5)與 Ca(4)的位置,從而改變了鈣

7、離子的運(yùn)動(dòng)途徑所致。這也說明CagZnLi(PO4)7是一種新的復(fù)合導(dǎo)體。
　　 第六章,通過改良的Bridgeman法生長(zhǎng)了 NaBi(WO4)2:Nd3+晶體,研究了其上轉(zhuǎn)換發(fā)光性能。利用其光吸收光譜、激發(fā)光譜與上轉(zhuǎn)換熒光光譜,揭示了 Nd3+在晶體中出現(xiàn)藍(lán)光、紫光、綠光的上轉(zhuǎn)換發(fā)光,并分析了 Nd3+在NaBi(WO4)2晶體中的能級(jí)結(jié)構(gòu),與上轉(zhuǎn)換機(jī)理。
　　 本論文創(chuàng)新點(diǎn)是:首次研究了 Eu3+摻雜Ca9ZnLi