稀土掺杂氟化物荧光粉的合成与光谱性质研究

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稀土氟化物具有低的声子振动能、窄的发射峰与低毒性等特点,是制备荧光粉比较理想的一种的基质材料,这种功能材料具有良好的应用前景。论文合成了几种稀土掺杂氟化物发光材料,对其合成条件、形貌的控制机理、光谱性质与稀土离子之间的能量传递机制等性质进行了详细的研究。论文主要内容如下:1.通过水热反应利用离子液体(1-octyl-3-methylimidazoliumhexafluorophosphate)作为氟源合成形貌均一的LuF3产物。通过调节反应的温度、时间以及反应的介质等条件得到了形貌以及大小各异的LuF3:Ln3+。对不同形貌以及尺寸的产物的发光性质进行了详细的研究。实验发现:Eu3+浓度为5%时5D1→7FJ(J=0,2)跃迁的强度最大,随后发生猝灭,而5D0→7FJ(J=0-4)跃迁强度一直增强。2.合成了以NaGdF4作为基质的核壳纳米结构,并且将不同的稀土离子分别掺杂到不同的壳层。通过能量在基质中的传递实现了稀土离子在基质中的下转换发光。通过不同壳层之间的Ce3+→Gd3+→Ln3+和Ce3+→Ln3+(Ln=Eu,Tb,Dy,Sm)能量传递过程,在单一波长激发下,得到了不同发光颜色的产物。实验结果表明,在NaGdF4:5%Eu3+@NaGdF4@NaGdF4:5%Ce3+核壳结构中,随着中间层厚度的增加,内层Eu3+的发光强度逐渐减弱。3.利用水热法制备了NaGdF4:Tb3+,Eu3+双掺杂荧光粉。研究了Tb3+,Eu3+单掺以及双掺的光谱性质。通过改变基质中Eu3+,Tb3+离子的相对浓度,调节荧光粉的发光颜色从绿光区经过白光区至浅粉黄色区,成功制备了白光荧光粉。固定Tb3+的浓度,增加Eu3+的浓度时,Tb3+离子的特征发射峰减弱,Eu3+的特征发射峰逐渐增强。通过Tb3+的衰减曲线的研究,证明了Tb3+,Eu3+之间存在能量传递作用。
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