M2SiO4(M=Sr,Ba)長余輝發(fā)光材料的合成與發(fā)光性能研究.pdf

1、稀土摻雜硅酸鹽是一類新型節(jié)能環(huán)保材料，由于其具有蓄光放光的功能因此備受人們青睞，而且亮度高、色彩豐富、余輝時間長的優(yōu)點使其產(chǎn)品得到了商業(yè)化生產(chǎn)，但同時也存在紅色區(qū)域的發(fā)光不是很理想，合成溫度比較高等缺點。另外，對發(fā)光機(jī)理的研究也尚未達(dá)成共識，所以這類材料仍然是人們的研究熱點。
　　 Eu2+離子是最常用到的一種稀土摻雜離子，大多的情況下其在基質(zhì)中都是做發(fā)光中心。Eu2+離子的電子結(jié)構(gòu)為：4f75d0，其發(fā)光是由4f65d1-4f

2、75d0躍遷所而導(dǎo)致的，因為5d殼層的電子能級是裸露的，受到外界晶體場影響很大，所以在不同的基質(zhì)晶體場中，5d能級被劈裂程度會不同，從而導(dǎo)致了Eu2+離子的發(fā)光存在著很大的區(qū)別。本文采用高溫固相反應(yīng)合成了M2SiO4：Eu2+(Dy3+)(M=Sr，Ba)基質(zhì)材料，為了研究Eu2+離子在基質(zhì)中的發(fā)光，我們在原料中不斷改變摻入Dy3+、Ba2+以及Sr2+離子的量，并討論了Dy3+的離子的摻入對基質(zhì)發(fā)光性能所產(chǎn)生的影響。同時討論了起始反應(yīng)

3、物中鍶(鋇)的比例對樣品結(jié)構(gòu)，光致發(fā)光波長，發(fā)光強(qiáng)度，發(fā)射峰的峰位以及余輝特性的調(diào)控作用，并且根據(jù)熱釋光特性對樣品進(jìn)行了分析。
　　 采用高溫固相法在弱還原的氣氛下合成了Sr1.97SiO4：Eu2+0.03高亮度的長余輝材料。通過X射線衍射(XRD)分析發(fā)現(xiàn)所制得的樣品屬于α'-Sr2SiO4斜方晶系結(jié)構(gòu)；樣品的光致發(fā)光特性表明，在320nm激發(fā)光的照射下，出現(xiàn)峰位為490nm的寬帶發(fā)射峰。樣品余輝特性顯示：樣品的余輝衰減特性

4、符合雙指數(shù)衰減。在溫度20℃-325℃內(nèi)樣品有4個熱釋光峰，峰值溫度分別在73℃，147℃，183℃，279℃附近。不同的等待時間熱釋光曲線表明：在衰減過程中，熱釋光峰位置發(fā)生移動，顯示材料中存在缺陷能帶；同時不同深度的陷阱衰減規(guī)律不同，表明了陷阱之間存在著電子轉(zhuǎn)移現(xiàn)象。
　　 采用高溫固相法制備了Sr1.99SiO4：Eu2+0.01，，和Sr1.98SiO4：Eu2+0.01，Dy3+0.01長余輝發(fā)光材料，XRD表明樣品均

5、為α'-Sr2SiO4斜方晶系結(jié)構(gòu)，光致發(fā)光表明，樣品均以Eu2+離子為唯一的發(fā)光中心，但共摻雜時樣品的激發(fā)與發(fā)射強(qiáng)度得到顯著的增強(qiáng)。共摻雜的Dy3+離子在基質(zhì)中不做為發(fā)光中心，但起了能級陷阱的作用，能促進(jìn)發(fā)光材料的發(fā)射。余輝特性曲線顯示，樣品余輝均由一個快衰減過程和一個慢衰減過程組成，符合雙指數(shù)衰減規(guī)律，且共摻雜時的初始余輝強(qiáng)度比單摻雜的初始余輝強(qiáng)度更強(qiáng)，熱釋光特性表明，共摻雜比單摻雜時的陷阱能級的種類和濃度都有所增加，通過位形坐標(biāo)模

6、型并結(jié)合能帶理論對其結(jié)果進(jìn)行了分析。
　　 采用高溫固相反應(yīng)，在弱還原氣氛下，1350℃下保溫3.5個小時，并在N2作為保護(hù)氣體下冷卻至室溫。按化學(xué)式Sr2-xBax SiO4：Eu2+，Dy3+(x=0，0.5，1，1.5，2)配比原料，合成長余輝發(fā)光材料。X射線衍射分析(XRD)表明所得到的產(chǎn)物均為α'-Sr2SiO4斜方晶系結(jié)構(gòu)，但是樣品的XRD峰位隨著Ba2+離子摻入量的增加，峰位往低角度方向偏移，這是由于隨著Ba2+離

7、子取代Sr2+離子格位從而引起晶格膨脹所導(dǎo)致的。對所得樣品采用367nm進(jìn)行激發(fā)，發(fā)射光譜表明樣品發(fā)光是以Eu2+為發(fā)光中心，發(fā)光是由Eu2+離子中電子的4f65d1-4f75d0躍遷所致，并且隨著Ba2+離子摻入量的增加，樣品的發(fā)光強(qiáng)度得到了顯著的增強(qiáng)，同時樣品發(fā)射光譜峰位發(fā)生藍(lán)移現(xiàn)象，這同樣也是由于Ba2+取代Sr2+離子格位，導(dǎo)致晶格膨脹，從而影響Eu2+離子的5d能級劈裂情況，進(jìn)而影響電子4f65d1-4f75d0躍遷。余輝光譜