Ca(2-2x)M2xMgSi2O7-Eu2+(M=Sr,Ba)的制備及發(fā)光性能研究.pdf

1、硅酸鹽基質(zhì)的發(fā)光材料由于具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和強(qiáng)發(fā)光性能，已經(jīng)發(fā)展成為一類重要的光致發(fā)光材料。Eu2+離子在晶體中受到晶場的作用，在外界光的激發(fā)下發(fā)生的是5d→4f的特征寬發(fā)射躍遷。因此，基質(zhì)對(duì)發(fā)光光譜的影響很大，不同基質(zhì)中發(fā)射光譜位置變化很大，發(fā)光波段可以從紫外到紅外區(qū)。在堿土硅酸鹽M2MgSi2O7中，可以通過調(diào)節(jié)堿土金屬陽離子的置換濃度來達(dá)到調(diào)節(jié)發(fā)光峰的位置，以此得到發(fā)射所需要波段的熒光粉。本論文選擇Ca2MgSi2O7作為基質(zhì)材

2、料，用高溫固相法制備了Eu2+摻雜的Sr2MgSi2O7熒光粉，并且通過用Sr2+、Ba2+取代Ca2+來研究陽離子的置換對(duì)熒光粉的結(jié)構(gòu)和發(fā)光性能的影響。同時(shí)為了改善纖維的發(fā)光強(qiáng)度用溶膠/凝膠和靜電紡絲技術(shù)制備Ca2MgSi2O7∶Eu2+纖維，并討論了纖維的發(fā)光性能。
　　 通過高溫固相法合成了Eu2+摻雜的Sr2MgSi2O7系列熒光粉。通過XRD分析可知，一定范圍的Eu2+摻雜并沒有對(duì)結(jié)構(gòu)造成影響，晶格常數(shù)稍有不同。其激發(fā)

3、光譜有一個(gè)很寬的吸收225-425nm，這與近紫外半導(dǎo)體芯片的發(fā)射光譜很匹配。當(dāng)摻雜濃度為5％時(shí)發(fā)光最強(qiáng)，發(fā)藍(lán)光，其色度坐標(biāo)為(0.1328,0.1739)。所合成的熒光粉的發(fā)射光譜由兩個(gè)發(fā)光峰組成，分別為496nm和466nm，這是由于Eu2+的4f65d1能級(jí)躍遷到4f7能級(jí)引起的。濃度猝滅機(jī)制是電偶極-偶極相互作用并且計(jì)算出能量傳遞的臨界距離Rc=13.78(A)
　　 通過高溫固相法合成Sr2+置換的系列熒光粉Ca1.9

4、4-2rSr2xEu0.06MgSi2O7(x=0，0.17，0.37，0.57，0.77，0.97)。物相分析結(jié)果顯示，隨著Sr2+置換量的增加，所有衍射峰向小角度方向移動(dòng)。品格常數(shù)變大，晶面間距變大，晶胞體積變大。發(fā)光峰的位置隨著Sr2+置換濃度的增加發(fā)生了藍(lán)移，其發(fā)光強(qiáng)度逐漸增強(qiáng)在完全取代Ca2+時(shí)發(fā)光強(qiáng)度達(dá)到最大值。通過適當(dāng)?shù)膿诫s可以得到470-536nm之間任意波段的發(fā)光粉。發(fā)光光譜都是寬發(fā)光峰，這是由于Eu2+離子的4f65

5、d1→4f(8S7/2)躍遷引起的。色度坐標(biāo)圖的研究發(fā)現(xiàn)，隨著Sr2+置換濃度的增加發(fā)光顏色從黃綠色(0.303，0.550)變化到綠色(0.194，0.433)又變化到藍(lán)色(0.132，0.174);可以通過改變摻雜濃度實(shí)現(xiàn)色度的可調(diào)。
　　 制備了Ba2+置換的系列熒光粉Ca1.94-2xBa2xEu0.06MgSi2O7(x=0，0.07，0.17，0.27，0.37，0.47，0.67，0.77，0.87)。研究了Ba2

6、+取代Ca2+離子對(duì)熒光粉的結(jié)構(gòu)和發(fā)光性能的影響。隨著濃度的增加，熒光粉的結(jié)構(gòu)從原來P(4)21m的[Ca2MgSi2O7]作變化為P(3)的[BaCa2MgSi2O8]。發(fā)光顏色會(huì)從黃綠色(0.303，0.550)為藍(lán)色(0.139，0.118)。其發(fā)光強(qiáng)度隨著Ba2+置換量的增加先減小后增大。
　　 通過溶膠／凝膠和靜電紡絲技術(shù)及炭還原氣氛中煅燒工藝制備Ca2MgSi2O7∶Eu2+纖維。FESEM顯示煅燒后纖維直徑在0.6

7、-0.9μm之間，纖維晶粒由于“熱切槽”沿纖維取向方向排列，纖維直徑和晶粒直徑相當(dāng)。纖維的發(fā)光強(qiáng)度幾乎是高溫固相法制備的粉末樣品的2倍。纖維的煅燒溫度(1150℃)較低，利于缺陷的減少和能源節(jié)省。研究的發(fā)光纖維在250-500nm有很強(qiáng)的激發(fā)光譜，與近紫外LED芯片的發(fā)射光譜(360-400nm)和藍(lán)光發(fā)射光譜(450nm)很匹配。
　　 本論文創(chuàng)新點(diǎn)是：首次通過溶膠／凝膠和靜電紡絲技術(shù)及炭還原氣氛中煅燒工藝制備Ca2MgSi2