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长余辉发光材料是一种在激发中能够把能量储存起来,并在激发停止后以发出可见光的形式释放出能量,即使在黑暗的环境下也能持续数十小时。近年来,这种材料成为人们研究的热点,因为其在日常生活中的得到了广泛的应用,诸如紧急标识、外部装饰以及发光光源等。掺入稀土离子的碱土金属硅酸盐是一种典型的长余辉发光材料,它有着很多优点,譬如抗潮性、颜色多样性、物理性质以及化学性质都比较稳定,且其成本比较低廉。
在本文中,我们采用高温固相法在弱还原气氛下制得长余辉发光材料Sr2.97-xBaxMgSi2O8:Eu0.012+,Dy0.023+(X=0,0.5,1,1.5,2,2.5,2.97)。借助X射线衍射仪对其晶相进行分析,随着x值的增加,XRD图谱中的峰位产生了轻微的移动,表明晶面间距在一定程度上发生了变化。随着Sr／Ba比例的减小,晶面间距也变小。在紫外光的激发下,样品的发射光谱范围为434nm到464nm,当x≤1.5时,随着x值的增加,发射峰发生了蓝移,而当x>1.5时,随着x值的增加,发射峰会发生红移。这主要是由于Eu2+离子的5d周围的晶场强度发生了变化,使得5d态电子以及其配体间电子之间的排斥力和Eu2+离子及其配体间的吸引力发生了变化引起的。Oy3+离子的加入引入了陷阱能级,从而产生余辉现象。我们通过热释光曲线,获得了陷阱深度信息。余辉衰减曲线表明,随着Ba含量的增加,余辉时间变短。
我们采用相同的方法制备了共掺铕和镝的Sr2.97-xCaxMgSi2O8(x=0,0.5,1.5,2,2.5,2.97),Eu／Dy的比例为1／2。随着x值的增加,晶面间距逐渐变窄,发射峰也逐渐往长波方向移动并且带宽变宽,发射光谱的峰位范围从463nm到490nm。Oy3+离子的加入让其产生了余辉现象,随着Ca含量在增加,余辉时间逐渐缩短。结果表明,通过调节Sr／Ba或者Sr／Ca的比例,可以调节Sr2.97-xRxMgSi2O8:Eu0.012+,Dy0.023+(R=Ba,Ca)(x=0,0.5,1,1.5,2,2.5,2.97)的发光性能。
我们通过在Sr3MgSi2O80中掺入不同含量的Mn2+／Eu2+制得一系列的样品,从而发现单掺Mn2+在Sr3MgSi2O8中是不发光的,Mn2+的3d电子组态中的4T1(4G)→6A1(6S)是自旋禁阻的,对紫外光吸收很弱,所以Mn2+的红光发射依赖于Eu2+的激活,存在Eu2+对Mn2+的能量传递作用,改变Mn2+／Eu2+的比例不会使发射峰位发生变化,但Eu2+的460nm的发光强度会随着Mn2+含量的增加而降低,且余辉时间会缩短。
本文中,我们还通过改变制备条件,采用高温固相法探寻制备纯相的规律。结果表明最优的纯相制备条件是以15％H38O3作为助熔剂,多添加8％SrCO3和6％MgO,在1400℃下烧结的样品。