摘要
锗酸盐化合物作为一种环境友好型发光材料，因具有优异的物理化学性质、热稳定性和能为发光中心提供稳定的晶体结构，被广泛应用于室内照明、指示标志、安全应急及建筑装饰等方面，近年来受到人们的广泛关注。本文采用高温固相反应法，成功制备了一系列MgGeO3:(Sm3+,Tb3+,Pr3+,Tm3+)、LiYGeO4:(Tb3+,Eu3+,Tb3+-Eu3+)、LiLuGeO4:Tb3+和NaYGeO4:Bi3+荧光粉，围绕制备工艺、晶体结构、微观形貌、发光性能和热稳定性等进行了系统研究。 1.为了研究稀土掺杂MgGeO3化合物其发光性能的影响，采用高温固相反应法成功制备了一系列MgGeO3:(Sm3+,Tb3+,Pr3+,Tm3+)荧光粉。探索了MgGeO3:(Sm3+,Tb3+,Pr3+,Tm3+)荧光粉的最佳烧结温度和时间，以及研究了不同掺杂浓度对样品发光性能的影响。在不同掺杂浓度下，MgGeO3:(Sm3+,Tb3+,Pr3+,Tm3+)荧光粉均被成功合成且对XRD图谱进行了Rietveld精修。研究了该样品的微观形貌，在最佳掺杂浓度下，样品颗粒饱满、表面光滑，晶粒发育完整。随后，研究了不同稀土离子掺杂MgGeO3:(Sm3+,Tb3+,Pr3+,Tm3+)荧光粉的热稳定性并进行了对比，研究表明MgGeO3:Sm3+荧光粉的热稳定性最为优异，在400K时发光强度为初始强度的80.7%。同时，对样品的色度坐标和相关色温进行了详细分析，MgGeO3:(Sm3+,Pr3+)荧光粉发射橙红光，MgGeO3:Tb3+荧光粉发射绿光和MgGeO3:Tm3+荧光粉发射蓝光。此外，建立了MgGeO3:(Sm3+,Tb3+,Pr3+)荧光粉的能量传递能级图，并分析了掺杂不同稀土离子的发光机理。 2.系统研究了稀土离子(Tb3+,Eu3+)掺杂对LiYGeO4:(Tb3+,Eu3+,Tb3+/Eu3+)荧光粉发光性能的影响。当Tb3+离子掺杂LiYGeO4:Tb3+荧光粉时，样品发射绿光。当Eu3+离子掺杂LiYGeO4:Eu3+荧光粉时，样品发射红光。当Tb3+/Eu3+离子共掺杂LiYGeO4:30%Tb3+,yEu3+荧光粉时，样品的色度坐标由绿色区域经过黄色区域向红色区域移动，说明该荧光粉可作为一种颜色可调发光材料。研究了掺杂浓度对LiYGeO4:(Tb3+,Eu3+,Tb3+/Eu3+)荧光粉微观形貌和发光性能的影响，当离子掺杂浓度为30%时，样品颗粒饱满、晶粒发育完整且发光性能达到最强。详细研究了LiYGeO4:(Tb3+,Eu3+,Tb3+/Eu3+)荧光粉的激发和发射光谱，该样品均可被近紫外和蓝光有效激发，且发光性能非常优异。同时，对比了LiYGeO4:30%Tb3+荧光粉在近紫外和蓝光激发下的热稳定性。结果表明，LiYGeO4:30%Tb3+荧光粉在蓝光激发下的热稳定性强于在近紫外激发下的热稳定性。同样，建立了LiYGeO4:(Tb3+,Eu3+,Tb3+/Eu3+)荧光粉的能量传递能级图，分析了该荧光粉的发光机理。 3.制备并合成了LiLuGeO4:Tb3+和NaYGeO4:Bi3+荧光粉。详细研究了不同Tb3+浓度对LiLuGeO4:Tb3+和Bi3+浓度对NaYGeO4:Bi3+荧光粉晶体结构、微观形貌、发光性能和余辉性能的影响。通过对样品的激发和发射光谱研究发现，LiLuGeO4:Tb3+荧光粉可被近紫外和蓝光有效激发出绿光，而NaYGeO4:Bi3+荧光粉只可被近紫外光有效激发出蓝光。同时，详细研究了LiLuGeO4:Tb3+和NaYGeO4:Bi3+荧光粉热稳定性和色度坐标。结果表明，两种荧光粉均具有优异的热稳定性和较低的相关色温，在低色温固态照明领域可作为一种具有潜在应用价值的发光材料。此外，通过实验数据和理论结合，构建了LiLuGeO4和NaYGeO4的电子结构图(VRBE图)和长余辉发光机理图，获得了镧系离子在基质中形成的杂质能级位置，并分析了长余辉发光机理。
NETL