Eu激活碱土正硅酸盐发光材料设计、合成和性能研究

来源 :南昌大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jiemei2007126
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通过高温固相法制备了Eu激活碱土正硅酸盐系列荧光粉。通过碱土阳离子种类、配比及温度对基质晶体结构进行调整,进而实现发光性能调控。系统性研究了基体固溶对物相组成、Eu离子价态、Eu2+取代格位及光谱性能的影响;阐明了固溶对发光效率和热稳定性作用机制。构建组分-结构-发光性能的关联,为实现发光性能定性乃至定量调控提供理论基础。其内容包括:(1)制备了不同煅烧温度下的三元体系(Mg1-x-yBaxSry)1.95SiO4:0.05Eu荧光粉,建立了三元色像图,探究了组分、温度对该系列荧光粉物相组成、荧光性能的影响。结果表明:粉末物相组成随着组元变化存在渐变性,存在Ba2SiO4单相区;随着温度升高,Ba2SiO4单相区绿色荧光粉组分区域扩大和全系列荧光粉亮度提高,且最亮绿色荧光粉始终为单相区中最高固溶度的组分点。(2)制备了二元(Me11-xMe2x)1.95SiO4:0.05Eu(Me1,Me2=Ba、Sr、Mg、Ca)系列荧光粉,研究了等价固溶对基质物相组成、Eu离子价态、Eu2+取代格位及光谱性能的影响。结果表明:固溶可以提高单相区高温相的稳定性,Eu离子在碱土正硅酸盐中以Eu2+和Eu3+共存,取代格位越大越有利于Eu2+存在;在Ba2SiO4中固溶小半径碱土离子,可以促进Eu2+进入配位空间更大的发光效率更高的Ba(Ⅰ)位置;等价碱土离子固溶提高光谱亮度和热稳定性。(3)制备了Lu3+掺杂Ba1.95SiO4:0.05Eu系列荧光粉,研究了不等价固溶对基质物相组成、Eu离子价态、光谱性能的影响。结果表明:Lu3+掺杂可以提高Ba2SiO4晶体的刚度,促进了自还原反应Eu3+→Eu2+的进行,Eu2+的含量增加,提升了该系列粉体绿光发光的强度,且光谱的热稳定性更好。(4)采用第一性原理计算研究了Eu2+激活Ba2SiO4的晶体结构和电子结构特性,探讨格位对于Eu2+离子能级及光谱性能的影响,及Mg2+固溶后Eu2+离子能级及光谱性能变化规律。结果表明:Eu2+离子取代进入Ba2SiO4中更倾向Eu2+(Ⅰ),Eu2+(Ⅱ)比Eu2+(Ⅰ)拥有更好的热稳定性。在此基础上进一步进行Mg2+固溶计算:Mg2+固溶使得体系能降低,Eg带隙变窄、Eu2+Ed-f能级差变小;Mg2+(Ⅱ)取代与Mg2+(Ⅰ)取代相比,格位取代倾向更大,影响更为明显。
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