混价铕共掺杂直接白光荧光材料及稀土混价共存-基质结构关联性研究

直接白光（单相全色或单基质全色）荧光材料具有颜色稳定、无光重吸收、无需复杂的混粉工艺等优点，是近年来发光材料领域的一个重要研究课题。在单一基质相中共掺杂混价铕是实现直接白光发射的策略之一。本项目以前期工作中得到的混价铕共掺杂铝酸镧基直接白光发射为切入点，探索合成基于混价铕共掺杂的新型直接白光发射荧光材料；分析基质中不同价态铕的发光性质及它们之间的相互作用，澄清直接白光发射机制；考察混价铕在基质中的相互转化及其对白光发射光色性能的调控；研究不同价态铕在基质中的分布、比例、占位局域微结构环境，结合基质的键价特性（以基质晶体结构为基础的键价理论计算结果）揭示稀土离子混价共存特性与基质结构之间的一般规律，为发展新的混价稀土共掺杂直接白光荧光材料提供理论基础。该工作对拓展现有的白光技术和发展混价稀土光、电、磁新型功能材料具有重要的科学意义。

直接白光（单相全色或单基质全色）荧光材料具有颜色稳定、无光重吸收、无需复杂的混粉工艺等优点，是近年来发光材料领域的一个重要研究课题。本项目突破传统的三基色混粉白光配色方案，创新提出了在单一基质相中通过共掺杂混价铕是实现直接白光发射的策略。通过寻找合适的基质材料，在不同气氛条件下（氧化、还原）制备合成了混价Eu共掺杂的LaAlO3，SrAl2Si2O8，硅氮改性Sr3Al2O6白光发射荧光材料。分析了基质中不同价态铕的发光性质及它们之间的能量传递关系，澄清了直接白光发射机制；考察混价铕在基质中的相互转化及其对白光发射光色性能的调控；利用光致发射光谱和电子能量损失谱（EELS）对基质中不同价态Eu离子进行表征和量化；最后采用键价理论讨论了稀土离子的混价共存特性与基质结构的关联性，揭示了稀土离子价态稳定性与基质结构之间的一般规律，为发展新的混价稀土共掺杂直接白光荧光材料提供理论基础。.此外，还开展了SiAlON基晶相-玻璃相复合直接白光发射荧光材料的研究。通过熔体侵蚀工艺在SiAlON：Eu2+黄色荧光粉晶粒表面组装蓝光发射的玻璃相，在紫外光激发下晶相和非晶相分别发射的黄光和蓝光复合后实现直接白光发射。仔细研究了SiAlON基晶相-玻璃相复合材料的白光发射机制及光色调控性能，并提出了复合材料形成的熔体侵蚀机制。同行专家对该工作给予了高度评价。