稀土掺杂碱土金属硫化物是一种优异的上、下转换荧光材料,在激光探测、红外成像、新型农膜等领域都有着广阔的应用前景。该材料具有声子能量低、量子转换效率高、红外响应波段宽等优点。但是,化学稳定性差是该材料的致命缺陷,限制了其应用。因此,本文开展稀土掺杂硫化物荧光粉的研究,采用碳热还原法合成硫化物荧光粉。采用溶胶包覆法对荧光粉进行表面包覆,研究包覆对荧光粉稳定性的影响,并探索CaS:Eu2+,Sm3+荧光粉在转光农膜中的应用,研究荧光粉掺杂对农膜光学性能和稳定性的影响。具体研究内容如下:1.SrS:Eu2+,RE3+荧光粉的最佳烧结工艺为1000°C,保温2 h,助熔剂含量为5wt%。Eu2+、Sm3+掺杂浓度均为0.2 at%,SrS:Eu2+,Sm3+荧光粉发光强度最大,在467nm的激发下,发射光谱在600 nm处有一个红色发射峰,激发峰分别位于271 nm、467 nm处,其上转换发射峰位于605 nm处,最大激发峰为1025 nm。对于SrS:Eu2+,Er3+、SrS:Eu2+,Yb3+荧光粉,Eu2+的掺杂浓度为0.2 at%,Er3+、Yb3+的最佳掺杂浓度均为0.3 at%。相比之下,SrS:Eu2+,Sm3+荧光粉的下转换发光性能较低,但其上转换发光性能要高于SrS:Eu2+,Er3+、SrS:Eu2+,Yb3+荧光粉,且寿命最短,为1.15μs。2.CaS:Eu2+,RE3+荧光粉的最佳烧结工艺为1100°C,保温2 h,助熔剂含量为5wt%。Eu2+、Sm3+掺杂浓度均为0.2 at%时,CaS:Eu2+,Sm3+荧光粉的发光强度最大,在467 nm激发下发射出635 nm的红光,主要激发峰位于467 nm处,其上转换发射峰位于640 nm处,最大激发峰为1137 nm。在CaS:Eu2+,Er3+、CaS:Eu2+,Yb3+荧光粉中,Eu2+的掺杂浓度为0.2 at%,Er3+、Yb3+的最佳掺杂浓度均为0.3 at%。与CaS:Eu2+,Er3+、CaS:Eu2+,Yb3+荧光粉相比,CaS:Eu2+,Sm3+荧光粉的下转换发光性能较低,但其寿命最短,为1.62μs,且具有最好的上转换发光性能。采用CaS:Eu2+,Sm3+荧光粉制备了转光农膜,随着荧光粉掺杂量的增加其发光强度逐渐增大,在紫外-蓝光-绿光激发下和红外光激励下,农膜发射峰值位于630 nm的红光,对应于Eu2+离子的4f~65d~1→4f~7(~8S7/2)跃迁,非常有利于作物的生长。同时,转光农膜在紫外区具有高吸收特性,在可见光区具有高透过率。转光农膜光老化20天后,发光强度仅降低19%,优于未掺杂的农膜,CaS:Eu2+,Sm3+荧光粉可以减缓转光农膜的老化速度。3.采用溶胶包覆法分别对SrS:Eu2+,Sm3+和CaS:Eu2+,Sm3+荧光粉进行表面包覆,随着Si O2包覆量的增加,荧光粉的发光强度和余辉略有降低。荧光粉包覆后浸水60h,发光强度随Si O2包覆量的增加先升高后降低。SrS:Eu2+,Sm3+荧光粉的最佳Si O2包覆量为3 wt%,CaS:Eu2+,Sm3+荧光粉的最佳Si O2包覆量为5 wt%。