Eu、Tb摻雜堿土多硅酸鹽發(fā)光材料的研究.pdf

1、硅酸鹽體系發(fā)光材料由于其化學(xué)穩(wěn)定性好，耐水性強(qiáng)，發(fā)光顏色多樣，應(yīng)用廣泛等特點(diǎn)，越來(lái)越引起人們的重視。這類材料多采用傳統(tǒng)的高溫固相法制備，該法具有燒結(jié)溫度高，反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，產(chǎn)物晶粒大，硬度高等諸多缺點(diǎn)。
　　 凝膠-燃燒法是結(jié)合溶膠-凝膠法離子分散均勻和燃燒法快速高效的優(yōu)點(diǎn)而開(kāi)發(fā)出來(lái)的一種新型軟化學(xué)方法。與傳統(tǒng)的高溫固相法相比，該法具有離子分散均勻，合成溫度低，操作簡(jiǎn)單，晶粒度小，易研磨等優(yōu)點(diǎn)。為節(jié)省能源，降低能耗提供了一種新的思路

2、。
　　 本論文采用凝膠-燃燒法成功合成了一系列稀土離子摻雜的堿土多硅酸鹽發(fā)光材料。借助XRD、SEM、熒光光譜等現(xiàn)代測(cè)試手段，對(duì)合成產(chǎn)物進(jìn)行了分析和表征，得出以下結(jié)論：
　　 1.采用凝膠-燃燒法成功合成了高亮度藍(lán)紫色發(fā)光材料CaMgSi2O6：Eu2+，屬單斜晶系。焙燒溫度為1000℃時(shí)，樣品一次顆粒尺寸約300nm，基本成球形，隨溫度升高，顆粒有所增大。光譜分析表明：此發(fā)光體在450nm處有一個(gè)寬的發(fā)射峰，是由Eu

3、2+的4f65d1-4f7躍遷所導(dǎo)致的，Eu2+在CaMgSi2O6：Eu2+中形成六配位的發(fā)光中心。此外，探討了Eu2+的摻雜濃度和還原溫度對(duì)材料發(fā)光亮度的影響。
　　 2.采用凝膠-燃燒法成功合成了一種新型堿土多硅酸鹽基質(zhì)SrMgSi2O6，并系統(tǒng)研究了Eu2+、Ln3+（Ln=La、Ce、Nd、Sm、Gd、Dy）共摻雜對(duì)材料物相結(jié)構(gòu)、發(fā)光性質(zhì)的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：SrMgSi2O6：Eu2+，Ln3+的晶體結(jié)構(gòu)均為鎂黃長(zhǎng)石結(jié)構(gòu)

4、，屬簡(jiǎn)單四方晶系；發(fā)射光譜的峰形、峰位基本一致，均為寬帶連續(xù)譜，最大發(fā)射峰位于470nm附近，是典型的Eu2+的4f65d1→4f7躍遷引起的。系列材料均有藍(lán)色長(zhǎng)余輝發(fā)光現(xiàn)象。Ln3+為輔助激活劑，其種類對(duì)材料的發(fā)光強(qiáng)度和余輝性質(zhì)有著重要的影響，余輝亮度由強(qiáng)到弱的順序大致為：Dy3+> Nd3+> Eu2+> La3+> Gd3+> Ce3+> Sm3+；以Dy3+為輔助激活劑時(shí)余輝持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)，約4h。此外，還探討了Eu2+和Dy3+

5、的摻雜濃度，還原溫度以及H3BO3用量等對(duì)樣品發(fā)光強(qiáng)度的影響，并用“位型坐標(biāo)模型”對(duì)長(zhǎng)余輝發(fā)光機(jī)理做出合理解釋。
　　 3.采用凝膠-燃燒法成功合成了一種新型黃色發(fā)光材料SrMgSi2O6：Tb3+，屬四方晶系。焙燒溫度為1100℃時(shí)，樣品一次顆粒近似球形，平均粒徑約240nm。發(fā)射光譜主要由473nm、491nm、547nm、585nm等一系列窄帶發(fā)射峰組成，分別歸屬于Tb3+從5D3→7F3，5D4→7F6，5D4→7F5和

6、5D4→7F4的躍遷發(fā)射，547nm、491nm、473nm處的發(fā)射峰均較強(qiáng)，在紫外光照射下樣品發(fā)黃光。此外發(fā)現(xiàn)，Tb3+的摻雜濃度及還原溫度對(duì)材料發(fā)光性質(zhì)有重要影響。
　　 4.采用凝膠-燃燒法成功合成了藍(lán)色長(zhǎng)余輝發(fā)光材料Sr3MgSi2O8：Eu2+，Dy3+，屬正交晶系結(jié)構(gòu)。發(fā)射光譜為一寬帶譜，峰值位于460nm處，歸屬于Eu2+的4f65d1→4f躍遷。激發(fā)光譜也為一寬帶，主激發(fā)峰位于414nm，次激發(fā)峰位于400nm處

7、，與高溫固相法制得的Sr3MgSi2O8：Eu2+，Dy3+激發(fā)峰相比，出現(xiàn)了明顯的紅移現(xiàn)象。此外，探討了還原溫度、還原時(shí)間、H3BO3用量、尿素用量等對(duì)樣品發(fā)光強(qiáng)度的影響。
　　 5.采用凝膠-燃燒法合成了系列新型紅色多硅酸鹽發(fā)光材料Sr2MgSi2O7：Eu3+和Sr3MgSi2O8：Eu3+。研究發(fā)現(xiàn)：少量Eu3+的摻雜對(duì)材料的晶體結(jié)構(gòu)影響較小。系列樣品的激發(fā)光譜在220～350nm之間均出現(xiàn)一寬帶吸收，歸屬于O2→Eu3

8、+之間的電荷遷移帶；350nm以后的銳線峰為Eu3+的f-f躍遷吸收峰，其最強(qiáng)銳線峰位于400nm。發(fā)射光譜由兩強(qiáng)發(fā)射峰組成，分別位于592nm和618nm處，屬于典型的Eu3+的5D0→7F1和5D0→7F2躍遷。此外，探討了Eu3+濃度對(duì)材料發(fā)光強(qiáng)度的影響。在Sr2-xMgSi2O7：Eu3+x系列樣品中，未發(fā)現(xiàn)明顯的濃度猝滅，且材料發(fā)光強(qiáng)度較大；在Sr3-xMgSi2O8：Eu3+x系列樣品中，當(dāng)Eu3+摩爾濃度達(dá)到8％時(shí)，出現(xiàn)濃