稀土掺杂磷酸钙发光材料的制备及其发光性能研究

摘要

稀土掺杂磷酸盐发光材料是一类很重要的发光材料,具有发光效率高,化学稳定性和热稳定性良好,原料廉价易得等优点,广泛应用于照明显示等设备中。本论文制备稀土离子铕、铽掺杂的磷酸钙发光材料,并对所合成的材料进行了XRD和PL光谱分析,研究其发光性能,主要开展的工作如下:
　　(1)采用高温固相法制备了Ca3(PO4)2:Eu3+红色荧光粉,并通过电荷补偿提高了其发光强度。研究结果发现:该红色荧光粉激发光谱包括Eu3+-O2-电荷迁移带和Eu3+的f-f跃迁,其中,对应于Eu3+的7F0→5L6跃迁并位于394nm的激发峰具有最大强度;发射光谱由归属于Eu3+的5D0→7FJ(J=1,2,3,4)跃迁的四个发射峰组成,其中,对应于Eu3+的5D0→7F2跃迁并位于613nm的发射峰具有最大强度。由实验结果确定激活剂Eu3+的最佳掺杂浓度为10％(相对于Ca2+),即Ca2.7(PO4)2:0.3Eu3+。同时电荷补偿剂Na+的掺入可以有效提高荧光粉的发射强度,红色荧光粉的最佳化学组成为Ca2.3Na0.4(PO4)2:0.3Eu3+,其发射强度是电荷补偿前荧光粉的2.9倍。电荷补偿的微观机制包括缺陷反应以消除晶格畸变和降低晶格中心对称性以增强红光发射等两个方面。
　　(2)采用高温固相法在N2-H2还原气氛下制备了Ca3(PO4)2:Eu2+蓝色荧光粉。该荧光粉的激发光谱呈一个分布于250-400nm、峰值位于325nm附近的宽激发带,属于Eu2+的4f-5d跃迁;其发射光谱由一条分布于400-650nm之间、峰值位于485nm附近的宽发射带构成,属于Eu2+的5d-4f特征跃迁。在高斯拟合分峰后发射光谱中出现峰值分别位于464nm和525nm的两个发射峰,这表明在Ca3(PO4)2:Eu2+中至少有两个发光中心,即Eu2+离子至少占据了Ca3(PO4)2两种不同的Ca2+离子格位。当激活剂Eu2+的掺杂浓度为x=0.02时,Ca3-x(PO4)2:xEu2+具有最大的发射强度。
　　(3)采用高温固相法在N2-H2还原气氛下制备了Ca3(PO4)2:Tb3+绿色荧光粉。所制备的荧光粉位于375nm的激发峰具有最大激发强度,对应于Tb3+的7F6→5L8跃迁;位于549nm的发射峰具有最大发射强度,对应于Tb3+的5D4→7F5跃迁跃迁。当激活剂Tb3+的掺杂浓度为y=0.015时,Ca3-y(PO4)2:yTb3+具有最大的发射强度。
　　(4)采用高温固相法在N2-H2还原气氛下制备Eu2+和Tb3+共掺杂的Ca3(PO4)2:Tb3+,Eu2+蓝绿色荧光粉。研究表明:在378nm激发下,其发射光谱存在多个发光中心,是由Eu2+的能级宽带跃迁和Tb3+的能级分裂跃迁叠加引起的。该结果为在Ca3(PO4)2单一基质中实现多色及白色发光材料提供了初步实验基础。

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第1章文献综述

1.1发光材料简介

1.2常见的发光材料

1.3 我国磷资源及其利用

1.4 LED及其发光材料

1.5无机发光材料的表征

1.6本论文选题依据及研究内容

第2章磷酸钙基质红色发光材料的制备及发光性能表征

2.1引言

2.2实验部分

2.3结果与分析

2.4本章小结

第3章Eu2+、Tb3+掺杂磷酸钙发光材料的制备及发光性能表征

3.1引言

3.2实验部分

3.3结果与分析

3.4本章小结

第4章结论与展望

4.1结论

4.2展望

参考文献

攻读硕士期间已发表的论文

致谢