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Ca2Si(O4-xNx):Eu2+绿色荧光粉的制备及其发光性能

周仁迪 黄雪飞 齐智坚 黄维刚

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Ca2Si(O4-xNx):Eu2+绿色荧光粉的制备及其发光性能

周仁迪, 黄雪飞, 齐智坚, 黄维刚

Preparation and luminescent properties of Ca2Si(O4-xNx):Eu2+ green-emitting phosphors

Zhou Ren-Di, Huang Xue-Fei, Qi Zhi-Jian, Huang Wei-Gang
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  • 利用在Ca-Si-O干凝胶前驱体中添加Si3N4的方法于非还原气氛下合成了含N固溶体Ca2Si(O4-xNx):Eu2+绿色荧光粉. 通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜以及荧光分光光度计分别分析了产物的物相结构、颗粒形貌和发光性能. 结果显示,Si3N4与前驱体的混合物在非还原气氛(纯氮气)下于1100℃焙烧后获得含N固溶体Ca2Si(O4-xNx):Eu2+荧光粉,特别是其中Eu3+被还原为Eu2+,产物的晶体结构与βup -Ca2SiO4相一致. Ca2Si(O4-xNx):Eu2+能够被270–400 nm 范围内的紫外线有效激发,其发射光谱呈宽带发射. 随着N含量的增加,发射峰出现一定程度红移(501–504 nm),而且发光强度显著提高. 当Eu2+浓度为0.25 mol%时发光强度达最大值,浓度超过0.25 mol%时,发光强度显著降低,出现浓度猝灭 效应.
    A nitrogen-contained solid solution Ca2Si(O4-xNx):Eu2+ green phosphors was successfully synthesized using the method of mixing Ca-Si-O xerogel precursor with Si3N4 powders in a non-reducing atmosphere (pure nitrogen). The structure, morphology, and luminescent properties of the phosphors are characterized by X-ray diffraction (XRD), \text {scanning} electron microscopy (SEM) and photoluminescence (PL) spectra. Results show that the Ca2Si(O4-xNx):Eu2+ is obtained and especially the reduction of Eu3+ to Eu2+ occurs when the mixture of Si3N4 and precursor is calcined at 1100℃ in pure nitrogen atmosphere. XRD results show that the crystalline structure of N-contained solid solution Ca2Si(O4-xNx):Eu2+ is consistent with that of βup -Ca2SiO4 phase. The phosphors can be efficiently excited at a wavelength of 270–400 nm and shows a single intense broadband emission (450–600 nm). Significantly, the red-shift (501 nm to 504 nm) of emission peak occurs and the luminescent intensity is improved significantly with increasing N concentration. With increasing Eu2+ concentration, luminescent intensity of the phosphors increases continuously and reaches a maximum value at the concentration of 0.25 mol% Eu2+. Then the luminescent intensity decreases significantly and the concentration quenching effect appears when Eu2+ concentration is above 0.25 mol%.
    • 基金项目: 四川省科技支撑项目(批准号:2008GZ0173)资助的课题.
    • Funds: Project supported by the Scientific Research Foundation of the Science & Technology Department of Sichuan Province, China (Grant No. 2008GZ0173 ).
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出版历程
  • 收稿日期:  2014-04-19
  • 修回日期:  2014-06-05
  • 刊出日期:  2014-10-05

Ca2Si(O4-xNx):Eu2+绿色荧光粉的制备及其发光性能

  • 1. 四川大学材料科学与工程学院, 成都 610065
    基金项目: 四川省科技支撑项目(批准号:2008GZ0173)资助的课题.

摘要: 利用在Ca-Si-O干凝胶前驱体中添加Si3N4的方法于非还原气氛下合成了含N固溶体Ca2Si(O4-xNx):Eu2+绿色荧光粉. 通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜以及荧光分光光度计分别分析了产物的物相结构、颗粒形貌和发光性能. 结果显示,Si3N4与前驱体的混合物在非还原气氛(纯氮气)下于1100℃焙烧后获得含N固溶体Ca2Si(O4-xNx):Eu2+荧光粉,特别是其中Eu3+被还原为Eu2+,产物的晶体结构与βup -Ca2SiO4相一致. Ca2Si(O4-xNx):Eu2+能够被270–400 nm 范围内的紫外线有效激发,其发射光谱呈宽带发射. 随着N含量的增加,发射峰出现一定程度红移(501–504 nm),而且发光强度显著提高. 当Eu2+浓度为0.25 mol%时发光强度达最大值,浓度超过0.25 mol%时,发光强度显著降低,出现浓度猝灭 效应.

English Abstract

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