Ce~(3+)共掺杂LaPO4:(Tb~(3+),Eu~(2+))的制备与发光性能研究

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论文目的旨在分别采用均相沉淀法和燃烧法合成Ce3+共掺杂的LaPO4:Tb3+和LaPO4:Eu2+,所制备的荧光体都有很强的光致发光性能,分别发射强绿光和强蓝光。论文结合DTA、FT-IR、XRD、TEM、UV-Vis等手段,对荧光体的物相、结构、形貌及光谱性能进行了表征与分析,研究结果表明: 水溶液中三聚磷酸钠作为磷酸根的来源,以磷酸镧作为基质共掺杂稀土离子,经过离心分离除去杂质离子,烘干后得到前驱体。对前驱体进行热处理,使得前驱体发生复杂的物理化学变化,烧结过程使得前驱体表面羟基减少,微粒发生团聚,粒径增大。基质晶体在300℃左右发生相变,磷酸镧晶相从磷镧谱矿转变成独居石结构。LaPO4基质对紫外线几乎没有吸收,荧光体的紫外吸收峰几乎全部来源于Ce3+的5d-4f跃迁吸收。利用PL研究了LaPO4:Ce3+,Tb3+荧光性能及其与制备工艺流程中各种因素(包括烧结温度、烧结气氛等)的关系。荧光测试表明,荧光体的激活中心是Tb3+,激发位在紫外区270nm左右,荧光发射主峰在543nm左右。荧光性能与烧结温度、烧结时间及气氛等因素有关。另外,Ce3+离子对荧光体中Tb3+的荧光发射具有敏化作用,敏化剂与激活剂之间能量传递机理为允许的电偶极-偶极作用。通过对比荧光强度确定了合成荧光体的最佳条件:氮气保护下,烧结温度是900℃,烧结时间2h。 采用燃烧法成功合成了LaPO4:Eu2+,合成的荧光体具有强光致发蓝光特性,发射主峰在423nm左右。并且荧光体处于纳米级且分散均匀,物相分析说明得到的样品物相很纯,晶相属于独居石型结构。体系LaPO4:Eu2+中成功的共掺杂了Ce3+,发现共掺Ce3+后荧光体的荧光强度大大增强,并进一步研究了荧光强度与Ce3+掺杂量之间的关系。 最后分析了Ce3+与Tb3+,Eu2+之间的能量传递机理:根据Dexter电多极相互作用的理论,证明了Ce3+→Tb3+和Ce3+→Eu2+的能量传递为偶极子-偶极子相互作用的共振能量传递。
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