稀土Dy掺杂钨酸盐荧光粉的制备及其发光特性的研究

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钨酸盐作为一种自激基质材料,钨酸盐的特殊结构使其具有高浓度稀土离子掺杂的性能,采用钨酸盐为基质的发光材料正成为世界固体照明的研究热点。在钨酸盐基质中掺杂稀土离子,利用基质发光传递能量给发光中心,从而提高荧光粉的发光性能。由于Dy3+离子经紫外光激发后具有480 nm和575 nm附近的特征发射光,使得掺杂Dy3+离子的钨酸盐荧光粉成为本文的研究对象,通过改变掺杂比例,探究掺杂了Dy3+离子的钨酸盐荧光粉的发光特性。同时稀土Dy掺杂的钨酸盐荧光粉经X射线激发后也具备特征发光,研究材料发光性能和X射线辐照性能之间的内在关联,希望利用一些发光材料性能调控手段来实现对X射线辐射剂量分布监测性能的调控。  本文采用传统高温固相法合成了LaYWO6:Dy,YWO6::Dy,Bi,SrZnWO4:Dy荧光粉,并利用XRD、SEM对样品进行了物相与形貌分析,通过荧光分光计测量样品的发光性能(紫外和X射线激发),以及样品的荧光寿命测量,同时探索了大剂量的X射线处理后的紫外激发下发光性能特性,并通过实验分析得出最佳浓度含量以及发光机制内能量传递过程。  采用高温固相法合成了一系列Dy掺杂的LaYWO6荧光粉:对它们的晶格结构,发光性能,La离子在发光特性中的作用以及在基质内部[WO4]2-基团对Dy3+离子的能量传递进行了研究。我们发现该样品具有较强的 X射线发光和闪烁发光,高能射线激发促进基质对激活剂的能量传输过程。在X射线辐照处理后的样品物相稳定性良好,紫外激发光谱具有增强趋势。在紫外激发下得到Dy3+离子的特征发射峰:480 nm(蓝光)和574 nm(黄光),该两个特征发射光强与Dy3+离子掺杂浓度比例有着直接的关系,而过量的稀土掺杂离子浓度会使荧光粉出现浓度淬灭现象。此外得出在353 nm光激发下,La0.1Y1.88WO6:0.02 Dy3+样品发出的光坐标最接近标准白光坐标(0.33,0.33)。  采用高温固相法合成了一系列Dy和Bi共掺的YWO6荧光粉:固定Dy3+离子的最佳掺杂浓度为4 mol%,改变Bi3+离子掺杂在样品中的浓度,对样品的晶格结构,发光性能,Bi3+离子的最佳浓度以及Bi3+离子对Dy3+离子的能量传递进行了研究。高能X射线激发下荧光粉具有较强的发光特性,X射线辐处理后的样品物相稳定性良好和紫外激发光谱有增强现象。紫外激发下样品呈现Dy3+离子的两个特征发射峰,掺杂少量Bi3+离子的样品中引入深浅合适的陷阱,存在Bi3+-W-Dy3+离子间能量传递,而过量的Bi3+离子浓度会产生Bin3+聚集,产生深陷阱中心,结果反而影响Dy3+离子特征发射峰强度,产生荧光衰减。Bi3+离子的最佳掺杂浓度为1 mol%。因此适量的Bi3+离子掺杂有助于提高样品发光效率。  采用高温固相法合成了一系列Dy掺杂的SrZnWO4荧光粉:实验得出合成样品的最佳焙烧温度为1050℃,随着焙烧温度的逐渐增加,XRD衍射峰向左移,晶胞体积变大。另外随着Sr掺杂的浓度的增加,XRD图谱出现SrWO4和 ZnWO4晶相共存体,Dy离子的掺杂使样品晶胞体积变大。少量共掺Sr对荧光光强有增强的作用,但多量的Sr对荧光光强却是减弱作用。随着Dy掺杂浓度的增加,发现样品荧光光强呈现减弱现象,过多的Dy离子浓度产生荧光淬灭现象,两个特征发射光强比与Dy3+离子掺杂浓度比例有着直接的关系。Dy离子在X射线辐照处理后的样品晶格物相稳定性良好和紫外激发光谱有增强趋势。  本文中合成了LaYWO6:Dy,YWO6::Dy,Bi,SrZnWO4:Dy荧光粉,能有效被紫外线激发出黄光,探究了荧光粉内能量传递的过程以及通过离子的掺杂提高了发光效率,并且能够通过调节Dy离子的掺杂比例来调控发光。样品在 X射线激发下具有良好的发光和闪烁发光,因此该荧光粉有望应用于近紫外激发的L ED领域应用以及用于X射线荧光粉应用。
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