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目前,由于显示与照明技术的快速发展而产生的对发光材料的巨大需求引起了人们对发光材料前所未有的关注。钒酸盐晶格中的钒酸根离子(VO43+)具有优异的自激活光学活性,不仅能够吸收紫外光能自激发发射可见光波长范围的光辐射,而且由于VO43+对稀土离子的有效的敏化作用,VO43+可以将吸收的激发能量传递给稀土离子以转换成稀土离子的特征发光。因此,稀土钒酸盐发光材料是一类非常具有应用前景的发光材料,例如YVO4:Eu3+已经成功应用于显示器、激光器等领域。
本文采用柠檬酸溶胶燃烧法合成CaxMgy(VO4)n:Eu3+发光材料。首先研究了Ca3(VO4)2:Eu3+的合成工艺,讨论了工艺参数的影响,在Ca3(VO4)2:Eu3+优化的合成工艺参数条件下,按照钙镁比(摩尔比,下同)x/y分别为10/0,9/1,8/2,7/3,6/4,5/5合成了CaxMgy(VO4)n:Eu3+型荧光粉。利用X-射线粉晶衍射仪和荧光分光光度计分别测试了样品的相组成和荧光光谱。结果表明:当x/y大于8/2时,样品以Ca3(VO4)2为主晶相,发射光谱表现为615 nm的锐线发射；当x/y等于8/2时,样品中开始出现CasMg4(VO4)6相,发射光谱表现为615 nm的锐线发射和400～600 nm之间的宽带发射。样品发光颜色随x/y从10/0到5/5由红色向黄绿色变化。
采用固相法合成了Ca3LiMgV3O12发光材料。利用荧光分光光度计测试样品的荧光光谱表明:Ca3LiMgV3O12的激发光谱主要分布在250nm～350nm范围,主激发峰位于276 nm左右,并在320 nm处有一个激发肩峰；样品的发射光谱覆盖400 nm～600 nm波长范围,主发射峰位于462 nm左右,归因于钒酸根中O2-→V5+3d电子跃迁。在紫外汞灯的照射下样品发射出明亮蓝光。当向Ca3LiMgV3O12晶格中掺入一定浓度的Eu3+后,能够得到同时发射蓝光和红光的Ca3LiMgV3O12:Eu3+荧光材料。通过Rietveld结构精修法确定了Ca3LiMgV3O12晶格中离子占位特征,结果表明:Ca离子的周围由8个氧离子包围,即Ca的配位数为8,组成以Ca离子为中心的钙氧十二面体结构[CaO8]；Mg离子的周围由6个氧离子包围,即Mg的配位数为6,组成以Mg离子为中心的镁氧八面体结构[MgO6]； Li离子处于与Mg离子相同的位置,即氧八面体位置,形成以Li离子为中心的锂氧八面体结构[LiO6]。