稀土-過渡金屬摻雜磷酸四鈣熒光粉的制備及發(fā)光性質(zhì).pdf

1、磷酸鹽體系熒光粉是一種重要的傳統(tǒng)的發(fā)光材料，磷酸鹽基質(zhì)具有良好的物理化學(xué)穩(wěn)定性、合成溫度低、生產(chǎn)成本低、結(jié)構(gòu)復(fù)雜并且能強烈吸收紫外光在可見光譜范圍內(nèi)實現(xiàn)高效發(fā)射而得到廣泛應(yīng)用。本論文采用傳統(tǒng)高溫固相法合成了以磷酸四鈣Ca4(PO4)2O為基質(zhì)，考察稀土離子Eu2+和低價過渡金屬離子Cu、Mn、Cr、Fe、Co、Ni為激活劑的熒光材料的制備、結(jié)構(gòu)和發(fā)光性質(zhì)的關(guān)系。主要成果如下:
　　1.合成了過渡金屬離子Cu+摻雜Ca4(PO4)2

2、O黃色熒光粉，采用XPS確定Cu離子價態(tài)為一價。樣品的激發(fā)光譜最佳激發(fā)峰值在254nm左右，發(fā)射峰范圍為400-800 nm，峰值在580nm左右，半高寬為200nm的連續(xù)帶譜。通過對發(fā)射光譜進行分峰擬合和壽命衰減測試證明在熒光粉中存在兩種發(fā)光中心，也是產(chǎn)生超寬半高寬的原因。作者認為Ca4(PO4)2O∶Cu+熒光粉中Cu+占據(jù)了兩種不同配位環(huán)境的Ca2+離子形成的兩個寬譜Cu+的3d94s-3d10躍遷發(fā)射。將商業(yè)BAM熒光粉與Ca4

3、(PO4)2O∶Cu+混合在紫外光源激發(fā)下可以產(chǎn)生從正白到暖白光，1∶6質(zhì)量比例合成的白光的顯色指數(shù)可以達到94.3。但是經(jīng)測試Ca4(PO4)2O∶Cu+熒光粉的內(nèi)量子效率為21％（商業(yè)BAM粉的為56.1％）。并討論了保溫時間、助熔劑的含量、添加電荷補償劑對熒光粉的發(fā)射光譜的影響。
　　2.在對Ca4(PO4)2O∶Cu+的光譜分析的基礎(chǔ)上，對一系列過渡金屬離子Cr、Mn、Fe、Co、Ni在還原氣氛下8％H2/N2合成了低價過

4、渡金屬離子摻雜的Ca4(PO4)2O黃色熒光粉。這些熒光粉的光譜性質(zhì)和Ca4(PO4)2O∶Cu+的發(fā)光性質(zhì)相似，最佳激發(fā)在254 nm左右，發(fā)射光譜范圍從400-800nm跨越整個可見光譜，峰值在580nm左右，半高寬為200nm的連續(xù)帶譜。作者認為發(fā)光原因可能是過渡金屬離子的d-d躍遷產(chǎn)生。
　　3.在8％H2/N2氣氛下合成了Ca3.97(PO4)2O/α-Ca2.97(PO4)2∶0.03Eu2+光譜可調(diào)熒光材料。在140

5、0℃時，樣品為Ca3.97(PO4)2O∶0.03Eu2+，發(fā)射光譜為峰值在675 nm的紅光;隨著溫度增加到1460℃時，α-Ca2.97(PO4)2∶0.03Eu2+相開始產(chǎn)生，藍光發(fā)射開始出現(xiàn);1500℃時，完全轉(zhuǎn)換為α-Ca2.97(PO4)2∶0.03 Eu2+相，激發(fā)光譜范圍在200-400 nm，發(fā)射光譜為峰值在480nm的藍光。所以在紫外光源325nm激發(fā)下Ca3.97(PO4)2O/α-Ca2.97(PO4)2∶0.0

6、3Eu2+熒光粉可以實現(xiàn)從單一的紅光發(fā)射調(diào)節(jié)到紅-藍雙光發(fā)射，再到單一的藍光發(fā)射。光譜可調(diào)是由于Eu2+在兩種相中占據(jù)了不同配位環(huán)境的Ca2+發(fā)生Eu2+離子5d-4f躍遷發(fā)射。
　　4.在8％H2/N2氣氛下合成了低價過渡金屬離子(Cu、Mn、Cr、Fe、Co、Ni)分別共摻Ca3.97(PO4)2O∶0.03Eu2+熒光粉。Ca3.97(PO4)2O∶0.03Eu2+的激發(fā)光譜和摻雜低價過渡金屬離子的發(fā)射光譜有部分重疊，作者提