理论教育 发光性质和能量传递:Na3Y2(PO4)3中Ce3+和Eu3+

发光性质和能量传递:Na3Y2(PO4)3中Ce3+和Eu3+

时间:2023-06-18 理论教育 版权反馈
【摘要】:图4.33Na3Y23∶0.02Ce3+,0.1Eu3+荧光粉分别在326 nm和254 nm监测下的发射光谱图4.34是一系列Na3Y23∶xCe3+,zEu3+荧光粉的色坐标图。当固定Ce3+离子的掺杂浓度,逐渐增加Eu3+离子的掺杂浓度至7 mol%时,Na3Y23∶xCe3+,zEu3+荧光粉的发光颜色从蓝色到红色,继续增加Eu3+离子的掺杂浓度后红光减弱,最强的红光没有单掺杂Eu3+离子荧光粉的红光强,这也可说明Ce3+_Eu3+之间不存在能量传递。表4.9给出了不同Eu3+离子掺杂浓度时,Na3Y23∶xCe3+,zEu3+荧光粉的色坐标的X,Y值。

发光性质和能量传递:Na3Y2(PO4)3中Ce3+和Eu3+

4.32 Na3Y2(PO43∶0.1Eu3+的激发和发射光谱(a)和不同Eu3+离子掺杂浓度的Na3Y2(PO43∶x Eu3+荧光粉的发射光强(b)(插入图是Eu3+离子5D0_7F2跃迁发射峰的强度随Eu3+离子掺杂浓度变化图)

图4.32(a)是Na3Y2(PO43∶0.1Eu3+的激发和发射光谱图。从激发光谱图中可以看出,在610 nm激发时,位于200~300 nm处的宽吸收峰是Eu3+离子的O2-_Eu3+电荷迁移带,位于322,395,466 nm的吸收峰分别归属于Eu3+离子的7F0_5H37F0_5L67F0_5D2跃迁。从254 nm激发下的发射光谱图中可以看出,位于500~750 nm处的一系列发射峰为基态5D0到不同激发态7FJ(J=0,1,2,3,4)的跃迁。在所有发射峰中,发射峰位于610 nm处最强,是Eu3+离子的5D0_7F2的跃迁发射。从图4.32(b)中可以看出,逐渐增加Eu3+离子的掺杂浓度,红光发射越来越强,当Eu3+离子的掺杂浓度为10 mol%时最强,继续增加Eu3+离子的掺杂浓度,荧光粉的发光强度逐渐减弱,发生浓度淬灭。说明在Na3Y2(PO43基质中,Eu3+离子的最佳掺杂浓度为10 mol%。

图4.33是Na3Y2(PO43∶0.02Ce3+,0.1Eu3+荧光粉在326 nm和254 nm激发下的发射光谱图。从图中明显看出,326 nm可以很好地激发Ce3+离子而基本不激发Eu3+离子,发射谱中有一个很强的宽带发射谱归属于Ce3+离子的5d能级发射,而在500~700 nm范围Eu3+离子的特征发射峰特别弱。同样的,用254 nm激发时,发射光谱中500~700 nm范围Eu3+离子的特征发射峰特别强,而在350~450 nm范围Ce3+离子的发射峰特别弱,说明254 nm可以很好地激发Eu3+离子而基本不激发Ce3+离子。说明在Na3Y2(PO43基质中,Ce3+离子和Eu3+离子之间不存在有效的能量传递过程,这可能是因为Ce的离子最高价态是Ce4+,而Eu3+离子的电离电位很高,而且外层电子是半满状态,从而可能会导致Ce3+_Eu3+在电荷迁移过程中会转化成Ce4+_Eu2+,其中的机理还有待进一步研究。

图4.33 Na3Y2(PO43∶0.02Ce3+,0.1Eu3+荧光粉分别在326 nm和254 nm监测下的发射光谱(www.daowen.com)

图4.34是一系列Na3Y2(PO43∶xCe3+,zEu3+荧光粉的色坐标图。当固定Ce3+离子的掺杂浓度,逐渐增加Eu3+离子的掺杂浓度至7 mol%时,Na3Y2(PO43∶xCe3+,zEu3+荧光粉的发光颜色从蓝色(0.164 5,0.024 8)到红色(0.623 4,0.343 1),继续增加Eu3+离子的掺杂浓度后红光减弱,最强的红光(0.623 4,0.343 1)没有单掺杂Eu3+离子荧光粉的红光(0.636 5,0.362 8)强,这也可说明Ce3+_Eu3+之间不存在能量传递。表4.9给出了不同Eu3+离子掺杂浓度时,Na3Y2(PO43∶xCe3+,zEu3+荧光粉的色坐标的X,Y值。

图4.34 Na3Y2(PO43∶xCe3+,zEu3+荧光粉的色坐标(插入图是样品在紫外灯照射下的实物图)

表4.9 Na3Y2(PO43∶xCe3+,zEu3+系列荧光粉的CIE坐标

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