物相表征采用Bruker AXS D8的X射线衍射仪（Cu Ka辐射源，工作电流电压分别为40 mA，40 k V，扫描范围为10°～80°，扫描速度为5°／min，步长为0.02，入射波长为λ=1.541 8Å），采用Jade-6.5软件分析晶格结构。常温激发发射光谱采用Fluoro Max-4荧光光谱仪，激发光源为450 W氙灯。

1）XRD数据分析

如图4.1是（Ca，Sr）7（SiO3）6Cl2∶10%Eu2+，Dy3+荧光粉的XRD图谱，其中Eu2+的掺杂浓度固定为10 mol%，Dy3+的掺杂浓度在0～7%之间变化。从图中可以看出，掺杂Dy3+浓度不超过3%的样品的XRD图谱和未掺杂样品的完全一致，说明在Dy3+低浓度掺杂时未对（Ca，Sr）7（SiO3）6Cl2晶格产生明显影响。当Dy3+掺杂浓度超过3%时，有杂相峰出现。因为（Ca，Sr）7（SiO3）6Cl2是H.Daich，T.Iwasaki等人［155］合成的新物质，目前还没有标准卡片。本节所制备的（Ca，Sr）7（SiO3）6Cl2基质的XRD衍射峰与文献报道的XRD图谱一致。本节实验中的Sr Cl2·6 H2O既作为合成荧光粉的原材料也作为助溶剂来降低硅酸盐合成的温度，提高样品的结晶度，同时对Eu2+和Dy3+掺杂（Ca，Sr）7（SiO3）6Cl2引起的晶格环境变化起到改善作用。

图4.1　自助溶剂法制备的（Ca，Sr）7（SiO3）6Cl2∶10%Eu2+，Dy3+的XRD光谱

2）（Ca，Sr）7（SiO3）6Cl2∶x Eu2+，Dy3+荧光性能分析

图4.2（a）为自助溶剂法制备的（Ca，Sr）7（SiO3）6Cl2∶x Eu2+，Dy3+样品测得的激发光谱，监测波长为550 nm，样品的激发光谱为宽带光谱，在275～475 nm范围内均能被有效激发，激发主峰位于380 nm处，除了380 nm附近的主峰外，在396，419，467 nm附近有明显的吸收峰，这是由于Eu2+的4f7（8S7／2）基态到4f-5d1电子组态后不同激发态的跃迁所致。固定Eu2+的掺杂浓度为10 mol%，改变Dy3+的掺杂浓度以探究出最佳掺杂浓度。当Dy3+的掺杂浓度从0～7 mol%变化时，荧光粉的宽带激发峰位置基本不变，但是荧光粉的激发峰强度先增大后减小，从图中可以看出，Dy3+在（Ca，Sr）7（SiO3）6Cl2∶Eu2+中的最佳掺杂浓度为3 mol%，Dy3+的浓度超过3 mol%时，荧光粉发光强度明显下降。

图4.2　自助溶剂法制备的（Ca，Sr）7（SiO3）6Cl2∶10%Eu2+，Dy3+样品测得的激发光谱（a）和发射光谱（b）

图4.2（b）为样品（Ca，Sr）7（SiO3）6Cl2∶Eu2+，Dy3+的发射光谱，其激发波长为380 nm，荧光粉呈宽带发射，有效发射光谱范围为450～650 nm，峰值位于550 nm处，发光强度较高，光谱呈高斯分布，这归因于Eu2+的4f6（7F）5d1（2Eg）激发态到基态8S7／2（4f7）的跃迁。当Dy3+的掺杂浓度为3 mol%时荧光粉的发光强度最大，随着Dy3+掺入量的进一步增加，荧光粉的发光性能下降，可能是因为过量掺入Dy3+导致杂质和大量的晶格缺陷，这些都可能导致Eu2+的发光效率和强度降低。该荧光粉中Eu2+的最佳掺杂浓度为10 mol%，Dy3+的最佳掺杂浓度为3 mol%。(www.daowen.com)

为了进一步研究Dy3+离子对（Ca，Sr）7（SiO3）6Cl2基质荧光粉荧光性能的影响，制备了Dy3+单独掺入（Ca，Sr）7（SiO3）6Cl2的样品，其激发发射光谱如图4.3（a）所示。波长280～430 nm范围内的激发光谱由Dy3+离子的f-f能级跃迁组成，其中在346 nm（6H15／2_6P7／2）处的峰是最强的。如图4.3（a）所示，（Ca，Sr）7（SiO3）6Cl2∶0.03Dy3+样品有两个主要的发射峰，分别位于478 nm和568 nm，对应于Dy3+离子的4f9／2_6H15／2和4f9／2_6H13／2能级跃迁。4f9／2_6H13／2是非常敏感的能级跃迁，它受Dy3+离子所处晶体场环境影响很大。4f9／2_6H13／2能级跃迁在（Ca，Sr）7（SiO3）6Cl2基质中是主导的，这说明Dy3+在该基质中占据了低对称性的位点。

图4.3　（Ca，Sr）7（SiO3）6Cl2∶Dy3+的激发光谱和发射光谱（a）及（Ca，Sr）7（SiO3）6Cl2∶Eu2+，Dy3+的激发光谱和发射光谱（b）

图4.3（b）为（Ca，Sr）7（SiO3）6Cl2∶0∶03Dy3+，0.1Eu2+的激发光谱和（Ca，Sr）7（SiO3）6Cl2∶0.1Eu2+的发射光谱。从图中可以看出共掺杂样品的激发光谱强度是Dy3+单独掺杂样品发射光谱强度的30倍以上。发光增强的原因可能是由于距离较近的Dy3+离子在Eu2+离子的附近聚集形成空穴陷阱［156］，此陷阱的能级处在Eu2+的基态能级和激发态能级之间。当荧光粉受到激发时，此时部分Eu2+处于激发态，Dy3+此时也会捕获空穴，而部分未激发的Eu2+会获得来自Dy3+捕获的空穴释放的能量，从而促进Eu2+发光过程，荧光粉发光强度升高。当Dy3+浓度继续增加时，荧光光谱强度开始下降，出现了典型的浓度淬灭现象。因为过量Dy3+掺杂，Dy3+浓度太高会致使距离较远的Dy3+离子捕获空穴，从而Eu2+离子附近的空穴陷阱浓度下降，Eu2+离子获得的能量减少，荧光粉的发光强度就降低。这说明Dy3+在（Ca，Sr）7（SiO3）6Cl2中对Eu2+起到敏化的作用。

3）量子效率和色坐标分析

为了进一步研究（Ca，Sr）7（SiO3）6Cl2∶Eu2+，Dy3+荧光粉的发光性能，通过D.Mello等人［157］和P.Monk man［158］的方法测试计算出了样品的量子效率。简单地说量子效率QE（φf）通过计算发射光子数（Nem）与吸收光之数（Nabs）之比得到：φf=Nem／Nabs=（Ec-Ea）／（La-Lc）其中，Ec表示在直接激发下通过积分球收集到的样品发光光束，Ea表示从一个空的积分球中收集的发光光束（不放置样品情况下），La表示从空的积分球中收集到的激发光束，Lc表示在直接激发下从放置样品的积分球中收集到的激发光束。在380 nm波长近紫外光激发下，（Ca，Sr）7（SiO3）6Cl2∶10%Eu2+，3%Dy3+荧光粉量子效率达到24.6%。

图4.4　（Ca，Sr）7（SiO3）6Cl2∶10%Eu2+，3%Dy3+的在380 nm波长激发下的色坐标（插入图是该样品在365 nm紫外灯照射下的实物图）

如图4.4所示，Eu2+，Dy3+掺杂量最优的（Ca，Sr）7（SiO3）6Cl2∶10%Eu2+，3%Dy3+样品的色坐标为（x=0.350 7，y=0.502 1），位于黄绿光区域。可见，（Ca，Sr）7（SiO3）6Cl2∶10%Eu2+，3%Dy3+荧光粉是一种有应用前景的近紫外激发黄色荧光粉。