图4.35　Na3Y2（PO4）3∶0.3Tb3+，0.01Eu3+的激发（a）和发射（b）光谱

Ce3+离子能够很好地敏化Tb3+，将能量传递给Tb3+离子。如果要实现Ce3+_Eu3+之间的能量传递，可以考虑引进中间离子Tb3+离子，实现Ce3+_Tb3+_Eu3+的能量传递过程，因此，先研究Na3Y2（PO4）3基质中Tb3+_Eu3+之间的能量传递过程。

图4.35（a）为Na3Y2（PO4）3∶0.3Tb3+，0.01Eu3+监测Eu3+离子在610 nm发光时的激发光谱。在200～300 nm范围出现的激发峰与单掺杂Eu3+离子时的激发光谱明显不同，出现了两个宽峰，表明该区域除了有Eu3+离子的Eu3+_O2-外，还有Tb3+离子的4f-5d能级的吸收峰。在300～350 nm范围内，Eu3+离子在该区域几乎没有激发，该区域的激发峰主要为Tb3+离子的f-f跃迁。由于Tb3+离子在400 nm以后没有激发，所有在350～550 nm范围出现的激发峰都是Eu3+离子的特征发射峰。图4.35（b）为Na3Y2（PO4）3∶0.3Tb3+，0.01Eu3+在254 nm激发下的发射光谱，在450～570 nm范围出现了两个窄谱带发射峰，为Tb3+离子的5D4_7F6和5D47F5跃迁，另外，在570～750 nm范围内出现了窄谱带发射峰主要来自Eu3+离子的5D0_7F1，5D0_7F2，5D07F3和5D0_7F4跃迁。

图4.36是Na3Y2（PO4）3∶yTb3+，zEu3+系列样品在254 nm激发下的发射光谱。从图中可以看出单掺杂Tb3+离子时发射强烈的绿光，逐渐增加Eu3+离子的掺杂浓度，在Tb3+离子发射峰附近Eu3+离子的特征发射峰越来越强。当固定Tb3+离子的掺杂浓度不变时，在550 nm处Tb3+离子的绿光发射峰减弱，而在610 nm处Eu3+离子的红色发射峰增强，说明在Na3Y2（PO4）3基质中Tb3+离子可能将部分能量传递给了Eu3+离子。

图4.36　一系列Na3Y2（PO4）3∶0.3Tb3+，y Eu3+荧光粉的发射光谱

在254 nm激发下Na3Y2（PO4）3∶0.3Tb3+，y Eu3+荧光粉的550 nm波长发射峰的衰减曲线如图4.37所示。该曲线能用单指数方程拟合：

图4.37　Na3Y2（PO4）3∶0.3Tb3+，zEu3+的衰减曲线

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式中，I0和I分别为t=0和t时刻的发光强度，τ为荧光寿命。经过上述公式计算可得，不同Eu3+离子掺杂浓度时Tb3+离子在室温下的寿命分别为0.59，0.52，0.51，0.50，0.47 ns。Na3Y2（PO4）3∶0.3Tb3+，y Eu3+体系中Tb3+离子的衰减时间越来越短，也可说明Tb3+离子与Eu3+之间可能发生了能量传递。

由以上的光谱分析，作出Tb3+离子的激发能级图、Eu3+离子的发射光谱能级图以及Tb3+离子向Eu3+离子传递能量模拟图，如图4.38（a）所示。用紫外光激发时，首先是Eu3+离子的（SA和SF）4f8_4f75d能级和Eu3+_O2-的CTB能级带吸收紫外光到达各自的激发态，处于激发态的电子随后跃迁到Tb3+／Eu3+的5DJ能级，发射出对应的绿光或红光。Tb3+离子的5DJ能级通过交叉弛豫也可以将自身的部分能量传递到Eu3+离子的激发态能级，从而增强Eu3+离子的发光［190］。

图4.38　Na3Y2（PO4）3基质中Tb3+Eu3+之间的能量传递图（a）与Tb3+离子向Eu3+离子的能量传递效率（b）

为了进一步研究能量传递过程，用式（4.8）计算了Tb3+离子向Eu3+离子的能量传递效率，式中，I为Tb3+离子550 nm处的发射强度，I和I0分别为掺杂和未掺杂Eu3+离子的发光强度，其能量转移如图4.38（b）所示。当Eu3+离子的掺杂浓度从z=0逐渐增加到z=0.2时，能量转移效率逐渐增强到98.7%，证明Tb3+离子可以很好地敏化Eu3+，两者之间可以发生有效的能量转移。

部分Na3Y2（PO4）3∶yTb3+，zEu3+荧光粉的CIE图以及CIE坐标值分别如图4.39和表4.10所示。从图4.39可以看出，逐渐变化Tb3+／Eu3+离子的掺杂浓度比，荧光粉的发光颜色逐渐从绿光（0.291 3，0.593 7）变化到黄光（0.482 7，0.456 4），然后到光（0.636 5，0.362 8）。表明制备的Na3Y2（PO4）3∶yTb3+，zEu3+荧光粉是一种潜在的可调荧光粉。

图4.39　Na3Y2（PO4）3∶yTb3+，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4.10　Na3Y2（PO4）3∶yTb3+，zEu3+系列荧光粉的CIE坐标值