Eu3+掺杂磷酸盐和钼酸盐的制备及阳离子对发光性能影响的研究

摘要

因为白光LED不仅使用寿命长、而且还无污染，对环境友好，所以它被看做是能够取代白炽灯和日光灯的新型光源，而荧光粉作为白光LED的重要组成部分自然也就受到了广泛地关注。目前见报道的大多数红色荧光粉都多少有一定的自身缺陷，显然研发多样性的荧光粉有利于白光LED的发展，因此，探索优异的白光LED用的红色荧光粉并从中找寻一定的规律显得尤为重要。
　　目前市面上近紫外激发Eu3+掺杂的白光LED用红色荧光粉对近紫外光的吸收不太强，这些荧光粉在与紫外芯片组合时它们的发光强度不理想，从而影响白光LED的发光效率和显色性。综上所述，开发新型的近紫外光激发的稀土红色荧光粉，并着手增强其发光强度，提高其色纯度，对于促进紫外光激发三基色白光LED的发展和应用都具有十分重要的意义。正磷酸盐和钼酸盐因其结构稳定，被认为是两大十分重要的荧光粉基质类型，本文在大量文献调研和课题组经验积累的基础之上，对Eu3+掺杂正磷酸盐和钼酸盐开展了一系列的合成和研究。
　　本论文首先以无机盐为原料采用低热固相法得到了四个系列荧光粉的前驱体，前驱体在高温下煅烧3h得到了四个系列的新型荧光粉样品:(ASr)1.00-xPO4∶Eu3+x(A=Li, Na, K,x=0.02-0.10),(LiSr)0.92-xPO4∶Eu3+0.08,Al3+x(x=0.04-0.14), ALa1.00-x(MoO4)2∶Eu3+x(A=Li, Na, K,x=0.02-0.10),Li2Sr(MoO4)∶ Eu3+(x=0.05-0.40)。利用X-射线衍射、扫描电子显微镜、紫外可见吸收光谱、同步热分析以及荧光光谱等现代分析测试方法对上述样品进行了表征，本论文的主要成果及创新性如下:
　　1.无论是在磷酸盐的(ASr)1.00-xPO4∶Eu3+x(A=Li，Na,K，x=0.02-0.10)系列中，还是钼酸盐的ALa1.00-x(MoO4)2∶Eu3+ x(A=Li，Na,K，x=0.02-0.10)系列中，一价阳离子A+对样品荧光性能的影响规律相同，即离子半径越小，所对应样品的荧光性能越好。这为诸如(AB)1.00-xPO4∶Eu3+x(A=Li，Na,K，B=Mg，Ca, Ba)及ARe1.00-x(MoO4)2∶Eu3+x(A=Li,Na, K， Re=Y, Gd, Lu)等类似炭光粉的合成与筛选提供了理论指导。
　　2.钼酸盐的ALa1.00-x(MoO4)2∶Eu3+x(A=Li，Na，K，x=0.02-0.10)系列荧光粉可实现近紫外或蓝光双激发光激发而发光。且Li+对PA（发射峰最强峰峰面积）和R值(R=A2/A1，A1及A2分别为5D0→7F1及5D0→7F2跃迁发射峰的峰面积)的具有双增强诱导效应，这种效应比Na+和K+的都要强，而且含Li+的基质使得样品的发光更接近纯正红色。碱金属Li+对荧光发射光谱强度的增强效应是主要的，对R值的增强效应是次要的。
　　3.钼酸盐的ALa1.00-x(MoO4)2∶Eu3+x(A=Li，Na, K,x=0.02-0.10)系列的荧光粉全部是以电偶极跃迁(5D0→7F2)为主导发射的红光荧光粉，而且R很大。
　　4.在磷酸盐的(ASr)1.00-xPO4∶Eu3+x(A=Li，Na,K，x=0.02-0.10)系列中，当阳离子为Li+和Na+时，样品为以电偶极跃迁(5D0→7F2)为主导发射的红光荧光粉，当阳离子为K+时，样品为以磁偶极跃迁（5D0→7F1）为主导发射的红光荧光粉。这说明Li+和Na+离子诱导样品吸收的能量在Eu3+的磁偶极跃迁（5D0→7F1）和电偶极跃迁(5D0→7F2)之间进行了再分配，最终导致这两种样品的发射光谱均是以电偶极跃迁为主导的发射。
　　5.敏化离子Al3+的掺杂可大大地增强(LiSr)0.92-xPO4∶Eu3+0.08的发光，增强的幅度高达7倍多。