离子掺杂和自激活钡酸盐荧光粉的制备和发光性能研究

摘要

钒酸盐作为无机荧光材料越来越受到人们的关注，由于它具有很好的化学稳定性、热稳定性和高发光效率，因此在很多领域例如阴极射线管、x射线探测器、照明灯等方面都有广泛的应用。钒酸盐作为灯用荧光元件具有实际的应用潜力，但是随着荧光材料的不断发展，对材料的稳定性，发光强度以及工业化生产能力等方面的要求也越来越高。很多荧光粉由于达不到应用要求而一直没有得到很好的发展，比如粒径不够、发光强度不高等等缺点，所以解决这些问题是下一步研究的重点。
　　 提高和改善荧光性能的方法有很多种，例如减少尺寸、表面修饰和敏化剂，改变基质本身结构等等。总所周知，VO43-是一个很好的基质，掺杂稀土离子的YVO4荧光材料一直以来都是荧光粉的重要组成部分，YVO4：Eu3+首次作为一种高效荧光粉是于1964年AlbertK.Levine等人提出之后才备受关注。此后，YVO4：Eu3+又在许多其它方面取得了重要的应用。尽管目前在许多应用方面它已被其它材料所代替，但是最近的研究结果显示纳米尺寸的YVO4：Eu3+在平板显示器方面具有重要的意义。本文从多种方面研究改善了钒酸盐的荧光性能，通过对制备条件的控制，如利用水热法制备了量子点组装的YVO4：Eu3+微粒，结果显示纳米材料应用于发光领域与普通的发光材料相比出现了许多新的发光性能。
　　 很多文献报道了YVO4：Ln3+(Ln=Dy，Sm，Ce，Dy)的发光特性，但对Bi3+离子在YVO4里的发光特性研究报道并不多见。Bi3+作为非稀土离子，如果能合理的利用，这无疑可以节约珍贵而稀少的稀土资源。YVO4是一个很好的基质，具有很高的荧光效率。大部分文献报道在YVO4基质中Bi3+作为敏化剂从Bi3+到其他激活剂如Eu3+，Dy3+，Sm3+的能量传递，但是很少文献报道Bi3+作为激活中心在YVO4中的荧光特性及其应用价值。在本实验中我们利用传统的高温固相法合成了YVO4：Bi3+荧光粉，并通过改变合成条件大大提高了其发光强度，这明显改善了荧光粉在实际中的应用价值。
　　 钒酸盐材料从理论上的研究主要有两个方面，一个是关于从VO43-到离子的高效能量传递：另一个就是关于VO43-基质自激活发光特性的研究。来自VO43-电荷跃迁的发射强烈依赖于VO4四面体的扭曲程度，这种变形程度受VO4周围的阳离子类型影响。最近报道了一种自激活钒酸盐基质Ca2KMg2V3O12应用于LEDs，但是其发光强度并没有达到实际应用要求。本论文中，我们首次报道了通过调节K/Na比例大大提高了Ca2KMg2V3O12的发光强度，并对它的晶体结构、形貌和荧光性能进行了深入研究。