论文部分内容阅读
采用溶胶-凝胶法和沉淀法相结合,以Ba(NO3)2、稀H2SO4、正硅酸乙酯为原料,制备了单掺杂的发红光的Ba SO4-SiO2:Eu3+发光材料、发绿光的Ba SO4-SiO2:Tb3+发光材料和共掺杂的发白光的Ba SO4-SiO2:Eu3+/Tb3+发光材料,通过DTA-TG、XRD、IR、TEM、Uv-vis、激发和发射光谱表征和研究了发光材料的组成、结构、形貌及发光性质,并研究了基质比例、退火温度、稀土离子的掺杂浓度对稀土发光材料发光性能的影响,重点研究了SO42-含量对材料发光性能的影响并结合测试进行了详细解释。在单掺杂的BaSO4-SiO2:Eu3+发光材料中,600℃退火处理后材料主要为BaSO4单斜晶相,主要存在Si-O-Si键、Ba-O键和SO42-基团,在612nm的监测波长下,测得最佳激发波长为395nm,最佳退火温度为600℃,Eu3+的最佳掺杂含量为9%(mol)。实验过程中发现SO42-与Eu3+会结合生成Eu2(SO4)3,Eu3+会占据Ba2+的位置,进而影响材料的发光性质。通过IR,XRD测试表明SO42-含量的多少并不改变发光材料的结构,激发光谱和发射光谱图显示,当掺入的SO42-量为n(SO42-)=n(Ba2+)+3/2n(Eu3+)时,SO42-能有效提高发光材料的发光强度,紫外-可见吸收光谱测试显示SO42-有很强的吸收紫外光的能力,且其激发态的能级和激活剂激发态能级处于有效传递范围,故能将吸收的能量有效地传递于发光离子,有助于材料发光强度的提高,最后结合能级图对SO42-的能量传递过程进行了说明和探讨。在单掺杂的BaSO4-SiO2:Tb3+发光材料中,材料经600℃退火处理后,结构同样为BaSO4单斜晶相,主要存在Si-O-Si键、Ba-O键和SO42-基团,确定最佳激发波长为543 nm,最佳Tb3+掺杂量为10%(mol)。SO42-的量对材料发光强度的影响较大,随着SO42-含量的增加,发光强度也逐渐增强。SO42-与Tb3+由于静电引力可形成Tb2(SO4)3分子,Tb2(SO4)3分子之间存在着较强的疏水作用力和分子间作用力,可聚集形成(Tb2(SO4)3)n微粒和固液界面,生成(Tb2(SO4)3)n-Si O2体系且产生一较强的瑞利散射峰,有利于增强体系的发光,(Tb2(SO4)3)n微粒和固液界面的形成是导致体系瑞利散射强的根本原因。实验结果表明,Tb3+单掺Ba SO4-Si O2为基质的发光材料可发射强度大、单色性好的绿光,是一种优良的绿色发光材料。在共掺杂的BaSO4-SiO2:Eu3+/Tb3+发光材料中,研究发现,Eu3+、Tb3+共掺的以BaSO4-SiO2为基质的发光材料在红、绿、蓝三波段均有发射,所以可以合成白光发光材料。Eu3+、Tb3+共同掺杂时,Tb3+对Eu3+产生了敏化作用,且材料中存在着如下平衡Eu3+(4f6)+Tb3+(4f8)=Eu2+(4f7)+Tb4+(4f7),使得材料中出现了Eu2+的蓝色光发射、Eu3+的红光发射和Tb3+的绿光发射,最后通过调节稀土离子的掺杂比例达到了合成白光发光材料的目的,为白光LED的应用奠定了基础。