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近年来,白光LED因其无毒、高效、节能和寿命长的优点已经逐步取代了白炽灯,并成为了新一代照明能源,具有很大的市场前景。目前,产生白光的主要方法为荧光转化法,其中绿色和蓝色荧光粉的研究已经能满足市场的需求,而现有的红色荧光粉由于其发光效率较低等问题,有待实验室进一步研究。而白光缺少红光成分其显色性会明显降低,因此为了满足市场的需求,发光效率高、化学稳定性好、价格低廉的红色荧光粉的研究受到了广泛关注。 稀土元素Eu是一类常用的、能发射纯正的红光的荧光激活剂,而掺入敏化剂Bi有利于提高发光效率。因此本文主要以氧化铕作为激活剂,氧化铋作为敏化剂进行了掺杂。 本文以CaCO3、Eu2O3、Bi2O3、(MgCO3)4·Mg(OH)2·5H2O, NH4H2PO4,Li2CO3等为主要原料,采用高温固相法和水热合成法等工艺制备了CaCO3:Eu3+,Bi3+和LiMgPO4:Eu3+,Bi3+的稀土发光材料。利用扫描电子显微镜、X射线衍射及荧光光谱对材料的形貌、结构、光谱特性进行了以下研究: (1)通过水热合成法合成样品CaCO3:Eu3+,Bi3+。原材料在150℃温度下高压釜内水浴3个小时,再将产物放入到马弗炉中640℃高温下煅烧2个小时。研究发现,Eu3+和Bi3+共掺的碳酸钙荧光粉在360nm近紫外光(Bi3+激发峰、非Eu3+激发峰)的激发下有Eu3+的特征发射峰,考虑到Eu3+的激发谱和Bi3+的发射谱之间存在重叠,该结果说明Eu3+和Bi3+之间存在能量传递,从而提高CaCO3在红光波段的发光效率。其中,Eu3+的跃迁以磁偶极跃迁5D0-7F1为主,Eu3+在晶体场中占据严格的反演中心。随着Eu3+含量的增加,Eu3+的发射峰相对光强先增大后减小,说明过量的Eu3+会导致浓度淬灭。 (2)采用高温固相法在650℃,800℃,950℃,1100℃,1200℃不同温度下合成LiMgPO4:Eu3+,Bi3+荧光粉样品,并研究了其发光性能。该样品在393nm的激发下发射橙光,发射峰在590nm处,说明以5D0-7F1磁偶极跃迁为主;不同温度下的PL谱及XRD结果显示,初期温度的升高有利于铕离子和铋离子的掺杂,从而提高发光性能,但是温度过高发光性能则会降低;实验发现LiMgPO4:Bi3+的发射光谱和LiMgPO4:Eu3+的激发光谱部分重叠,所以Bi和Eu之间可能存在能量传递。随着铋离子浓度的增加,相对发光强度也是先增加后降低。 本论文通过对以上两种材料的实验与分析,为新型红色荧光粉的研究提供了重要的参考,同时这一研究结果对开发效率高、价格低廉的红色荧光粉材料具有重要的意义。