稀土硅酸盐长余辉发光材料的合成与性质(精)

稀土硅酸盐长余辉发光材料的合成与性质

20世纪90年代制备出的铝酸盐体系长余辉发光材料因其优良的发光性能而倍受关注。然而,该体系耐水性差,限制了其应用。为此,近年来又开发出化学性质更稳定的硅酸盐体系长余辉发光材料,但其发光性能有待进一步提高,仍有许多理论问题亟待解决。目前,长余辉发光材料多用高温固相法制备,该法具有反应不完全,灼烧温度高,反应时间长,产物晶粒大,硬度高,粉碎后发光强度明显降低等诸多缺点,限制了其应用。因而,开发新的合成方法受到越来越多人的关注。本论文以稀土焦硅酸盐长余辉材料为研究对象,探索出合成该类材料的一种新方法一凝胶燃烧法。与高温固相法相比,该法具有离子分散均匀,合成温度低,操作简单,晶粒度小等优点。借助KRD, SEM,荧光光谱等现代测试手段,对合成产物进行了分析和表征,得出以下成果和结论：(1)研究发现溶液的pH值,水浴温度,起火温度,H3B03用量,尿素用量等对材料的物相结构、形貌粒度、发光性能等有着显著的影响,通过一系列实验确定了最佳工艺条件。(2)在最佳工艺条件下,对Sr_2MgSi_2O_7:Eu~(2+)进行了系列稀土离子Ln3+的共掺杂。研究发现：Sr_2MgSi_2O_7:Eu~(2+),Ln~(3+)(Ln=La,Ce,Nd,Sm,Gd,Tb,Dy,Ho,Er,Tm)的晶体结构均为四方晶系结构；其激发、发射光谱的峰形、峰位基本无变化,主激发峰位于402nm,次激发峰位于415nm,与高温固相法和溶胶-凝胶法制得的

Sr_2MgSi_2O_7:Eu~(2+),Dy~(3+)的激发峰相比,出现了明显的红移现象；发射光谱也为一宽带,最大发射峰位于468nm附近,是典型的Eu~(2+)的4f5d-4f跃迁导致的。共掺杂稀土离子Ln~(3+)的种类对材料发光强度、余辉性能有着明显的影响,其中Dy~(3+)是最理想的共掺杂离

子,Sr_2MgSi_2O_7:Eu~(2+),Dy~(3+)的发光亮度最高、余辉时间最长,可达5h 以上；而Sr_2MgSi_2O_7:Eu~(2+),Sm~(3+)的发光亮度最低、余辉时间最短,不到1 min。(3)在Sr_2MgSi_2O_7:Eu~(2+),Dy~(3+)基质中,掺入不同量的

Ca~(2+),制得Sr_(2-x)Ca_xMgSi_2O_7:Eu~(2+),Dy~(3+)(x=0,0.5,1,1.5,2)系列样品。研究发现：此系列样品的晶体结构均属四方晶系,但晶胞参数随

Ca~(2+)的增加而减小。激发和发射光谱均为宽带连续谱,最大激发峰位于

400nm左右,随着Ca~(2+)含量的增加,Sr_(2-

x)Ca_xMgSi_2O_7:Eu~(2+),Dy~(3+)(x=0,0.5,1,1.5,2)的发射峰位依次为

468nm,483nm,500nm,512nm,520nm,发光颜色依次呈现蓝,蓝绿,绿,黄绿,黄色；初始亮度逐渐降低,余辉时间逐渐缩短。(4)用“位型坐标”模型合理解释了

M_2MgSi_2O_7:Eu~(2+),Ln~(3+)(M=Sr, Ca)长余辉发光行为。

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长余辉; 硅酸盐; 凝胶-燃烧法; 掺杂

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