《摻雜離子再分布調控Whitlockite型螢光粉發光性質的研究》是依託湖南師範大學，由周文理擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：摻雜離子再分布調控Whitlockite型螢光粉發光性質的研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：周文理
- 依託單位：湖南師範大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
螢光粉發光性質的調控一直是無機發光材料領域的重要科技問題。目前，調控發光的策略主要針對發光中心所處的局部環境，發光性質的調控幅度受限。為了大波長範圍調控Whitlockite型螢光粉的發光性質，本課題提出摻雜離子再分布的新策略。主要思路是，選擇具有五個不同格位的β-Ca3(PO4)2作為模型體系，通過不同價態、尺寸及濃度的陽離子取代Ca2+，驅動Ce3+/Eu2+/Mn2+在晶格中重新分布，達到大波長範圍調控其發光性質的目的。主要研究內容如下：（1）基質陽離子取代的Whitlockite型螢光粉的合成與表征；（2）摻雜離子再分布調控發光性質的機理；（3）能量傳遞與器件性能。基於對這些內容的研究，有望深入理解Whitlockite型螢光粉結構、組分與發光性質的關係，探索出多格位螢光粉實現發光性質調控的新機制及相關材料的設計原則，為發展新型固態照明用螢光粉提供依據和參考。
結題摘要
為大波長範圍調控磷鈣礦型螢光粉的發光性質，本課題提出了摻雜離子再分布新策略。首先，深入理解了磷鈣礦型螢光粉的發光性質與格位環境的關係。利用同價態的Sr2+和高價態的R3+（R = Gd，La，Y）取代Ca2+，研究了β-Ca3-xSrx(PO4)2:Eu2+和β-Ca3-3y/7R2y/7(PO4)2:Eu2+固溶體的發光性質與格位環境的關係。研究發現，420 nm的發射峰歸屬為最大的M(4)格位上的Eu2+，480 nm 的發射峰歸屬於M(3)格位上的Eu2+，波長更長的發射峰歸屬於M(2)和M(1)格位上的Eu2+。Eu2+不會占據M(5)位置。其次，揭示了磷鈣礦型螢光粉發光性質的調控機制。在β-Ca3(PO4)2:Eu2+螢光粉的基質結構中，Sr2+取代引起的格位膨脹效應和R3+取代引起的格位排空效應導致的發光中心的遷移（再分布）。在β-Ca2.7Sr0.3(PO4)2:Eu2+,Mn2+中設計並實現了Eu2+-Mn2+雙能量傳遞效應。在Ca9Y(PO4)7: Eu2+-Tb3+中，我們研究了Eu2+-Tb3+的能量傳遞機制。第三，提出了一種新的調控多格位螢光粉發光性質的新策略—陽離子空位修復。基於對Sr9Mg1.5-0.5xKx(PO4)7: Eu2+研究，通過引入K+修復陽離子空位，Sr9Mg1.5(PO4)7: Eu2+橘黃色發光增強了2.5倍，內外量子效率分別提升了50.5% 和 55.4%。此外，還研究了Mn4+激活的紅色氟化物材料的合成、形貌調控與發光性質。 本項目的執行期間，培養了10為碩士研究生，其中3人碩士畢業，一人攻讀了博士學位。共發表SCI學術論文14篇，申請美國專利2項。
