复相磷酸钙三原色荧光材料的合成及发光性能的研究

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磷酸盐基质发光材料由于具有良好的化学稳定性和热稳定性,己被广泛应用在各种照明和显示仪器上。磷酸盐基质按结构特点的不同可分为:卤磷酸盐、稀土磷酸盐及其他磷酸盐。磷酸盐基质本身不发光,所以磷酸盐基质光致发光材料的发光为掺杂的激活剂电子跃迁辐射发光。目前,磷酸盐基质的光致发光材料的基础理论研究工作正处于初始阶段,而且主要集中于卤磷酸盐与稀土磷酸盐。但这些材料的发光性能还不够理想,这大大限制了磷酸盐荧光材料的应用领域。为了解决这一问题,本研究采用沉淀法制备掺稀土型复相磷酸钙(DCP)荧光材料,并研究了各种离子在其中的发光特性。   主要研究内容集中在以下几个方面:   1、采用沉淀法制备出DCP:Eu3+,DCP:Tb3+和DCP:Eu2+发光材料。通过X-射线衍射(XRD)和傅立叶变换红外光谱(FTIR)对材料进行物相分析并表征材料的结构。发现在不同钙磷比的DCP中含有羟基磷酸钙(HA)相和磷酸钙(β-TCP)相。   2、通过荧光光谱(PL)分析了DCP:Eu3+,DCP:Tb3+和DCP:Eu2+发光材料的发光特性,并初步讨论了Eu3+,Tb3+和Eu2+在DCP中的发光机理。   结果显示:   (1)DCP:Eu3+有三个明显的激发峰(396 nm,463 nm和535 nm),发射光谱主要集中在610mn→640nm。对比图中5D0→7F1和5D0→7F2的强度,发现Eu3+在DCP晶体中处于非反演对称中心位置。在463nm激发下,Eu3+离子的5D0→7F2跃迁产生了三个发射峰。615nm处出现的最强的发射峰是Eu3+掺入β-TCP取代Ca位的5D0→7F2反跃迁产生的。其余两个峰为Eu3+离子分别占据了HA中Ca(Ⅱ)位和Ca(Ⅰ)的5D0→7F2反跃迁产生的。   (2)DCP:Tb3+在377nm激发下有四个明显的发射峰(488mn、545nm、590nm和619nm),发射光谱最强峰位于5D4-7F5跃迁的540nm→560nm处。在5D4-7F5的发射峰中出现了三个峰,这是由于Tb3+占据了中两个不同的Ca2+位置及TCP的Ca2+位置的结果。   (3)DCP:Eu2+有两个宽的激发峰300nm和350nm。不同激发峰下的发光谱有所不同,300nm激发下的发射峰有两个,位于415nm和470nm;350nm激发下的有一个发射峰,位于470nm处。由于Eu2+的5d能级易受晶体场的影响,或是晶体中存在缺陷中心,使电子跃迁发生驰豫导致发射峰红移。   (4)当(Re(Re=Eu,Tb)+Ca)/P=1.3时,DCP:Re的发光强度最大。
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