Ce3+/Eu2+掺杂磷灰石结构和发光性能研究(2)
我们知道，对于发光材料而言，其组成主要为两部分：基质和发光中心。常见的发光中心有过渡金属元素，如Mn4+、Mn2+；稀土元素，如Eu2+、Ce3+、Tb3+、Dy3+等，其中稀土元素是最常见也是研究最多的一类发光中心。稀土离子具有4f电子壳层，但在原子和自由离子的状态由于宇称禁戒不能发生H电子跃迁。在固体中由于奇次晶场项的作用宇称禁戒被解除，可以产生f-f跃迁，在光谱中表现为系列尖峰发射，具有很高的色纯度，但是发光亮度相对较低，对紫外 和近紫外光的吸收能力也比较弱。4f轨道的主量子数是4，轨道量子数是3，比其它的s、p、d轨道量子数都大，能级较多。除f-f跃迁外，还有4f-5d，4f-6s，4s-6p电子跃迁，如Eu2+、Ce3+等离子。对于Eu2+、Ce3+等离子，它们受到晶场作用较大，5d态能级很低，和4f态的较高能级重叠了，所以它们被激发后就到了5d态，发光是从5d态向基态跃迁产生的，发生的是5d一4f的跃迁，其特征为：宽的吸收和发射带，发光亮度高；基质对发光光谱的影响大，不同的基质中发射光谱可以发生移动，范围可以从紫外到红外区。另外，对于f-d跃迁的离子，其荧光寿命较f-f跃迁的短、温度对发射光谱影响较大。基于稀土离子发光的特点，我们选择Eu2+和Ce3+为激活剂离子[13]。
基质的选择是开发新型白光LED用发光材料的重点和难点之处。磷灰石结构化合物是一种常见的副矿物，化学方程式通式为Me10(XO4)6Y2，其中Me多数为二价阳离子，有时候可为一价和三价阳离子；XO4为三价或四价阴离子；Y为O2-或者一价的阴离子；属于吹冰方晶系。由于磷灰石结构阳离子和阴离子基团的多样化，可以方便稀土离子的掺杂并且提供多种发光中心环境，因此我们拟设计一种新型的磷灰石结构化合物作为研究对象。
按照磷灰石结构化学式，我们设计了Ca5Y3Na2(PO4)5(SiO4)F2作为研究基质。本论文工作中，采用高温固相法制备了Ca5Y3Na2(PO4)5(SiO4)F2化合物，并研究了稀土离子Eu2和Ce3+掺杂后的发光性能。使用X射线粉末衍射（XRD）确定所合成样品的结构，并利用Maud软件进行结构精修。采用荧光光谱对所制备样品的发光性能进行了表征。
第二章 实验部分
2.1高温固相法制备Ca5Y3Na2(PO4)5(SiO4)F2新型氟磷灰石结构及稀土离子掺杂的Ca5Y3Na2(PO4)5(SiO4)F2发光材料：
本实验采用高温固相法在不同温度下制备磷灰石结构化合物单相。高温固相法具有操作简单，没有复杂的程序，合成条件也非常的容易控制，容易实现大规模生产，且重复率高，是目前工业生产中最常用的方法。其工作原理是：在高温下，通过原子的扩散和反应，形成新的化合物。因此，高温固相法需要的制备步骤通常包括以下几点：反应物经过充分的研磨，使其混合均匀，再经过压片，反应物有了充分的接触，然后在高温条件下，粒子之间通过相互扩散而发生反应
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