D0I:10.13374/i.issnl001t03.2008.0L.020 第30卷第1期 北京科技大学学报 Vol.30 No.1 2008年1月 Journal of University of Science and Technology Beijing Jan.2008 Sr8Si4O12CIs:Eu3+,M+(M+=Sm3+,Al3+)Eu3+ 的敏化发光 赵惠玲王明文刘世香张松季春燕房进 北京科技大学应用科学院化学系，北京100083 摘要采用高温固相法合成了碱土氯硅酸盐SraSi4.012 Cls+Eu3+,M3+(M=Sm3+,A3+)发光材料，并通过激发光谱和发射 光谱的测试，首次在碱土氯硅酸盐体系中研究了S3+、A3+三价金属离子对E3+发光性能的影响及其相对发光强度随组成 变化的规律.实验结果表明，Sm3+和A3+掺入可大幅度提高Eu3+的发光强度，掺入Sm3+和A3+后Eu3+的相对发光强度分 别提高了7.3%和40.5%.Sm3+和A3+对Eu3+有很好的敏化作用，其中A3+的敏化作用尤为突出.Eu3+和Sm3+(A3+)的 最佳掺入量（摩尔分数）为8%和5%(18%)· 关键词发光材料；碱土氯硅酸盐：铕离子：敏化发光 分类号TN422:0614.33+8 Sensitized luminescence of Eu in SraSiO2CIs:Eu,M (M=Sm,Al) ZHAO Huiling.WA NG Mingwen,LIU Shixiang.ZHA NG Song.JI Chunyan,FANG Jin School of Applied Science.University of Science and Technology Beijing.Beijing 100083.China ABSTRACT The alkali earth chlorosilicate of SraSiOCls'Eu,M(M=SmAl)was synthesized by the high temperature solid state method.The excitation and emission spectra were measured and the luminescent properties of red-photoluminescence were investigated.The effects of Smand Alion n the luminescence of Euions and the relation of relative luminescence intensity to its composition were analyzed.The results show that M3(M=Sm3 Al)ions can sensitize Eu ions in SraSi02Cls.with the relative luminescence intensity increasing 7.3%and 40.5%,respectively.The luminescence intensity reaches to the maximum when the molar fractions of Eu+and Sm(Al)are 8%and 5%(18%).respectively. KEY WORDS luminescent materials:chlorosilicate:europium ion:sensitized luminescence 碱土卤硅酸盐是一种新型的发光基质材料· 行为尚未见报导.本文研究了Sr8Si402Cl8基质中 Ca8Zn(Si04)4Cl2、CasMg(Si04)4Clz、Y3Siz0sCl等基 Sm3+以及A3+对Eu3+的敏化作用. 质都有文献报道.文献[5]报道了Sr8Si401zClg: 1 实验过程 Em2+的组成、结构和发光特性，SrsSi4012Cs属四方 晶系，Sr只占据一种格位，用作基质材料有利于提 1.1材料合成 高发光纯度 Srs--,Si012 Cls xEu3+,yM3+(M3+= 在许多应用中，好的红基色应当有一个近于 Sm3+,A3+)荧光粉采用高温固相反应合成（摩尔分 610nm窄带发射，而Eu3+激活的发光体正好满足 数：x=1%~10%,ysm=3%~6%,y1=10%~ 20%),所用试剂有SC126H0(分析纯)、Si0z(优 这一条件.敏化剂的加入是提高荧光粉发光强度的 重要手段.Eu3+及其敏化剂在其他基质中的发光已 级纯)、SrCO3(分析纯)、Na2CO3(分析纯)、Ez03 有报道[)，但Eu3+在SrSi4012Cls基质中的发光 (99.99%)、Sm203(99.99%)和Al203(分析纯)，其 中Na2CO3为电荷补偿剂.按化学计量比称取各组 收稿日期：2006-09-08修回日期：2006-10-13 分原料(Si02过量)向，在玛瑙研钵中研细混匀，置 作者简介：赵惠玲(1982一)，女，硕士研究生：刘世香(1964一)，女， 于刚玉坩埚内，在马弗炉中900℃焙烧4h,趁热取 副教授，硕士 出，空气中冷却，研细后进行测试
Sr8Si4O12Cl8∶Eu 3＋ M3＋（M3＋＝Sm 3＋ Al 3＋）中 Eu 3＋ 的敏化发光 赵惠玲 王明文 刘世香 张 松 季春燕 房 进 北京科技大学应用科学院化学系北京100083 摘 要 采用高温固相法合成了碱土氯硅酸盐 Sr8Si4O12Cl8∶Eu 3＋M 3＋（M＝Sm 3＋Al 3＋）发光材料并通过激发光谱和发射 光谱的测试首次在碱土氯硅酸盐体系中研究了 Sm 3＋、Al 3＋三价金属离子对 Eu 3＋发光性能的影响及其相对发光强度随组成 变化的规律．实验结果表明Sm 3＋和 Al 3＋掺入可大幅度提高 Eu 3＋的发光强度掺入 Sm 3＋和 Al 3＋后 Eu 3＋的相对发光强度分 别提高了7∙3％和40∙5％．Sm 3＋和 Al 3＋对 Eu 3＋有很好的敏化作用其中 Al 3＋的敏化作用尤为突出．Eu 3＋和 Sm 3＋（Al 3＋）的 最佳掺入量（摩尔分数）为8％和5％（18％）． 关键词 发光材料；碱土氯硅酸盐；铕离子；敏化发光 分类号 T N422；O614∙33＋8 Sensitized luminescence of Eu 3＋ in Sr8Si4O12Cl8∶Eu 3＋M 3＋ （M 3＋＝Sm 3＋Al 3＋ ） ZHA O HuilingW A NG MingwenLIU ShixiangZHA NG SongJI ChunyanFA NG Jin School of Applied ScienceUniversity of Science and Technology BeijingBeijing100083China ABSTRACT T he alkali earth chlorosilicate of Sr8Si4O12Cl8∶Eu 3＋M 3＋（M＝Sm 3＋Al 3＋） was synthesized by the high temperature solid state method．T he excitation and emission spectra were measured and the luminescent properties of red-photoluminescence were investigated．T he effects of Sm 3＋ and Al 3＋ ions on the luminescence of Eu 3＋ ions and the relation of relative luminescence intensity to its composition were analyzed．T he results show that M 3＋（M＝Sm 3＋Al 3＋） ions can sensitize Eu 3＋ ions in Sr8Si4O12Cl8with the relative luminescence intensity increasing7∙3％ and40∙5％respectively．T he luminescence intensity reaches to the maximum when the molar fractions of Eu 3＋ and Sm 3＋（Al 3＋） are8％ and5％ （18％）respectively． KEY WORDS luminescent materials；chlorosilicate；europium ion；sensitized luminescence 收稿日期：2006-09-08 修回日期：2006-10-13 作者简介：赵惠玲（1982—）女硕士研究生；刘世香 （1964—）女 副教授硕士 碱土卤硅酸盐是一种新型的发光基质材料． Ca8Zn（SiO4）4Cl2、Ca8Mg（SiO4）4Cl2、Y3Si2O8Cl 等基 质都有文献报道［1—4］．文献［5］报道了 Sr8Si4O12Cl8∶ Eu 2＋的组成、结构和发光特性Sr8Si4O12Cl8 属四方 晶系Sr 只占据一种格位用作基质材料有利于提 高发光纯度． 在许多应用中好的红基色应当有一个近于 610nm 窄带发射而 Eu 3＋ 激活的发光体正好满足 这一条件．敏化剂的加入是提高荧光粉发光强度的 重要手段．Eu 3＋及其敏化剂在其他基质中的发光已 有报道［6—12］但 Eu 3＋在 Sr8Si4O12Cl8 基质中的发光 行为尚未见报导．本文研究了 Sr8Si4O12Cl8 基质中 Sm 3＋以及 Al 3＋对 Eu 3＋的敏化作用． 1 实验过程 1∙1 材料合成 Sr8— x—y Si4O12 Cl8∶ xEu 3＋yM 3＋ （ M 3＋ ＝ Sm 3＋Al 3＋）荧光粉采用高温固相反应合成（摩尔分 数：x＝1％～10％ySm＝3％～6％yAl＝10％～ 20％）．所用试剂有 SrCl2·6H2O（分析纯）、SiO2（优 级纯）、SrCO3（分析纯）、Na2CO3（分析纯）、Eu2O3 （99∙99％）、Sm2O3（99∙99％）和 Al2O3（分析纯）其 中 Na2CO3 为电荷补偿剂．按化学计量比称取各组 分原料（SiO2 过量） ［5］在玛瑙研钵中研细混匀置 于刚玉坩埚内在马弗炉中900℃焙烧4h趁热取 出空气中冷却研细后进行测试． 第30卷 第1期 2008年 1月 北 京 科 技 大 学 学 报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol．30No．1 Jan．2008 DOI:10．13374／j．issn1001－053x．2008．01．020
.54 北京科技大学学报 第30卷 1.2样品测试 5D0→F,跃迁.Eu3+离子的最强发射峰的波长为 用Rigaku D/max RB一12kW型X射线粉末衍 614nm,属于D0→'F2跃迁，强度高于D0→'F1的发 射仪测试其XRD衍射图谱，用Hitachi F45O0荧光 射强度，这表明E3+处于非中心对称的格位上， 光谱仪在室温下测定样品的发射光谱和激发光谱， Em3+取代Sr的格位，取代关系为Eu3++Na= 激发光源为氙灯 2Sr2+.根据发光强度随含量变化的关系图（图3）可 2结果和讨论 知，Eu3+的最佳掺入量为8%（摩尔分数） 图2(a)示出Sr8Si4012 Cls+Sm3+体系的激发光 2.1样品的结构分析 谱和发射光谱.λ>300nm的数个激发峰对应于 材料Sr8Si4012Cls的XRD衍射谱（图1）与文 Sm3+的f跃迁吸收，其中400nm激发峰(H5/2→ 献[5]报道的XRD结果一致，说明生成了Sr8Si4012 4K1/2跃迁)最强，发射光谱中峰值在559nm处的 Clg的纯物相.由文献[5]可知，SraSi4012Cl8属四方 发射峰对应G5/2→H5/2能级跃迁，峰值波长为 晶系，Sr只占据一种无反演中心的格位. 596nm的发射峰是G5/2→5H7/2的跃迁.Sm3+的最 佳掺入量为5%（摩尔分数），见图4. 25000 Eu3+和Sm3+离子有很多能量相匹配的能级， 20000 许多谱线是两个离子的叠加激发（或者叠加发射）峰 15000 (图2(b虚线))·主要激发峰有319,361,376， 10000 381,394,411和443nm,分别是Eu3+离子的基态 5000 7F0到上能级H6、5D4、5G92、5G2、5L6、5D3、5D2谱项 的跃迁与Sm3+离子的基态Hs/2到上能级D/2、 40 60 80 2a) 4G/2、2L15/2、P32、H/2、4D1/2、6P7/2、4L17/2、4K132、 图1 SrSi01 2Cls*Eu3+的X射线衍射图 4F9/2、4D3/2、L15/2、4G/2、L13/2、F7/2、6P3/2、4K12、 Fig-1 XRD pattern of SrsSiOnCls:Eu+ F3/2谱项跃迁的叠加.在220~320nm(峰值在 286nm)处是Eu3+的电荷迁移带. 2.2SSi4Oz☑gEu+,Sm3+的发光性能 双掺Eu3++Sm3+的荧光光谱是Em3+和Sm3+ Em3+的激发光谱是由一个宽的激发带和一组 离子荧光峰群，主要有：560~570nm是Sm3+离子 锐线峰组成的，最强激发峰的波长位于394nm,用 4G5/2→5H5/2能级跃迁；580~600nm是来自于Eu3+ 394nm激发得到SrsSic401zCls:Eu3+的发射光谱 离子D0→F1与Sm3+离子4G5/2→5H/2能级跃迁的 (图2(b实线)，为一组锐线峰，分别归属于E3+的 叠加荧光发射；605~620mm是源于Em3+离子D。→ (a) 400nm 559nm 入m=559nm 入=400nm (b) 394nm 1614nm 入m614nm 399nm 入=394nm 343nm 403nm 200250300 350 400 450 500 550 600 650 700 波长nm 图2SrSi01 zClaSm3+(a).Sr8Si01 2ClsEu3+(b实线)，SraSia01 2Cls*Eu3+,Sm3+(b虚线)体系的激发光谱（左）和发射光谱（右） Fig-2 Excitation (left)and emission (right)spectra of SrsSiCls'Sm(a).SraSiOCla'Eu(b solid line).SrsSiClsEu.Sm(b dashed line)
1∙2 样品测试 用 Rigaku D／max—RB—12kW 型 X 射线粉末衍 射仪测试其 XRD 衍射图谱用 Hitachi F—4500荧光 光谱仪在室温下测定样品的发射光谱和激发光谱 激发光源为氙灯． 2 结果和讨论 2∙1 样品的结构分析 材料 Sr8Si4O12Cl8 的 XRD 衍射谱（图1）与文 献［5］报道的 XRD 结果一致说明生成了 Sr8Si4O12 Cl8的纯物相．由文献［5］可知Sr8Si4O12Cl8 属四方 晶系Sr 只占据一种无反演中心的格位． 图1 Sr8Si4O12Cl8∶Eu 3＋的 X 射线衍射图 Fig．1 XRD pattern of Sr8Si4O12Cl8∶Eu 3＋ 2∙2 Sr8Si4O12Cl8∶Eu 3＋Sm 3＋的发光性能 Eu 3＋的激发光谱是由一个宽的激发带和一组 锐线峰组成的最强激发峰的波长位于394nm．用 394nm 激发得到 Sr8Si4O12Cl8∶Eu 3＋ 的发射光谱 （图2（b 实线））为一组锐线峰分别归属于 Eu 3＋的 5D0→7F J 跃迁．Eu 3＋ 离子的最强发射峰的波长为 614nm属于5D0→7F2 跃迁强度高于5D0→7F1 的发 射强度这表明 Eu 3＋ 处于非中心对称的格位上 Eu 3＋取代 Sr 的格位取代关系为 Eu 3＋ ＋Na ＋ ＝ 2Sr 2＋．根据发光强度随含量变化的关系图（图3）可 知Eu 3＋的最佳掺入量为8％（摩尔分数）． 图2（a）示出 Sr8Si4O12Cl8∶Sm 3＋体系的激发光 谱和发射光谱．λ＞300nm 的数个激发峰对应于 Sm 3＋的 f—f 跃迁吸收其中400nm 激发峰（ 6H5／2→ 4K11／2跃迁）最强．发射光谱中峰值在559nm 处的 发射峰对应4G5／2→6H5／2能级跃迁峰值波长为 596nm的发射峰是4G5／2→6H7／2的跃迁．Sm 3＋ 的最 佳掺入量为5％（摩尔分数）见图4． Eu 3＋和 Sm 3＋ 离子有很多能量相匹配的能级 许多谱线是两个离子的叠加激发（或者叠加发射）峰 （图2（b 虚线））．主要激发峰有319361376 381394411和443nm分别是 Eu 3＋离子的基态 7F0 到上能级5H6、5D4、5G9／2、5G2、5L6、5D3、5D2 谱项 的跃迁与 Sm 3＋ 离子的基态6H5／2到上能级4D1／2、 4G11／2、2L15／2、4P3／2、4H7／2、4D1／2、6P7／2、4L17／2、4K13／2、 4F9／2、4D3／2、4L15／2、4G11／2、4L13／2、4F7／2、6P3／2、4K11／2、 4F3／2谱项跃迁的叠加．在220～320nm （峰值在 286nm）处是 Eu 3＋的电荷迁移带． 双掺 Eu 3＋＋Sm 3＋的荧光光谱是 Eu 3＋和 Sm 3＋ 离子荧光峰群主要有：560～570nm 是 Sm 3＋ 离子 4G5／2→6H5／2能级跃迁；580～600nm 是来自于 Eu 3＋ 离子5D0→7F1 与 Sm 3＋离子4G5／2→6H7／2能级跃迁的 叠加荧光发射；605～620nm 是源于 Eu 3＋离子5D0→ 图2 Sr8Si4O12Cl8∶Sm 3＋（a）、Sr8Si4O12Cl8∶Eu 3＋（b 实线）、Sr8Si4O12Cl8∶Eu 3＋Sm 3＋（b 虚线）体系的激发光谱（左）和发射光谱（右） Fig．2 Excitation （left） and emission （right） spectra of Sr8Si4O12Cl8∶Sm 3＋（a）Sr8Si4O12Cl8∶Eu 3＋（b-solid line）Sr8Si4O12Cl8∶Eu 3＋Sm 3＋（bdashed line） ·54· 北 京 科 技 大 学 学 报 第30卷
第1期 赵惠玲等：SSi4O2Gg:Eu+,f+(f+=Sm3+,A+)中Er+的敏化发光 .55. 同，即Eu3+摩尔分数为8%，Sm3+摩尔分数为5%. 2500 相对发光强度较单掺时提高了7.3%. 2000 图2双掺Em3++Sm3+激发光谱中除了Eum3+ 1500 激发峰外，在343,399,403nm出现了Sm3+的特征 1000 激发峰，以Sm3+的特征激发波长343nm激发双掺 500 Em3+十Sm3+晶体，也可看到Eu3+的发光（图5），表 6 8 10 明有能量从Sm3+传递到Eu3+离子， 11 Eu+摩尔分数% 2500 -Eu+Sm 图3Eu3+含量变化对发光强度的影响（入=614nm) 2000 Eu 无激活剂 Fig-3 Effect of Eu content on the luminescent properties ( 1500 614nm) 1000 1300 500 0 1000 -■-1-559nm 350400450500550600650700750800 …2=596nm 波长mm 700 图5 SrsSi01zCls体系的发射光谱(A=343m) Fig.5 Emission spectra of SrsSi012Cls(=343nm) 400 4 5 用Sm3+特征激发带343nm激发双掺Eu3++ m“摩尔分数% Sm3+晶体，发光光谱（图5谱线1）由Eu3+和Sm3+ 图4Sm+含量变化对发光强度的影响（λ=559,596nm) 的特征发射叠加而成(550~700nm).而用Sm3+特 Fig-4 Effect of Smcontent on the luminescent properties 征激发带343nm激发单掺Em3+晶体不产生光发射 559,596nm) (图5谱线2)(440~550nm之间的宽带发射，笔者 认为是基质的光发射因信号放大而明显，图5谱线 'F2能级跃迁；630~650nm是Eu3+离子5D0→7F3 3为未掺激活剂时基质的发射光谱，证实了这一推 与Sm3+离子Gs/2→H/2能级间的叠加荧光发射； 测)，表明Sm3+将能量传递给Eu3+,敏化发光 680~700mm是Eu3+离子5D0→7F4与Sm3+离子 2.3SSi4O2QsDu3+,A3+的发光性能 G5/2→5H/2能级的荧光峰.双掺Er3+十Sm3+材 Sr8Si4O1zCl8:A3+无明显发光，由图6可以确 料中Eu3+和Sm3+的最佳掺入浓度均与单掺时相 定A3+的掺入，可使SreSi401 2Cls*Eu3的激发和发 (a) 入m614nm (b) 入.=394nm 198.6258.6318.6378.6438.6498.6 538.6 598.6 658.6 718.6 波长mm 图6SrSi:01 zCl8Eu3+(实线)，SrSi01 2Cls*Eu3+,A3+(虚线)体系的激发光谱(a)和发射光谱(b) Fig-6 Excitation (a)and emission (b)spectra of SrsSi02Cls'Eu SraSiCls'EuAl.Dashed line:Eu2Os(8.%)+Al2O3(18.0%): solid line:Eu203(8.0%)
图3 Eu 3＋含量变化对发光强度的影响（λ＝614nm） Fig．3 Effect of Eu 3＋ content on the luminescent properties （λ＝ 614nm） 图4 Sm 3＋含量变化对发光强度的影响（λ＝559596nm） Fig．4 Effect of Sm 3＋ content on the luminescent properties （λ＝ 559596nm） 7F2 能级跃迁；630～650nm 是 Eu 3＋ 离子5D0→7F3 与 Sm 3＋离子4G5／2→6H9／2能级间的叠加荧光发射； 680～700nm 是 Eu 3＋ 离子5D0→7F4 与 Sm 3＋ 离子 4G5／2→6H11／2能级的荧光峰．双掺 Eu 3＋ ＋Sm 3＋ 材 料中Eu 3＋ 和Sm 3＋ 的最佳掺入浓度均与单掺时相 同即 Eu 3＋摩尔分数为8％Sm 3＋摩尔分数为5％． 相对发光强度较单掺时提高了7∙3％． 图2双掺 Eu 3＋ ＋Sm 3＋ 激发光谱中除了 Eu 3＋ 激发峰外在343399403nm 出现了 Sm 3＋的特征 激发峰以 Sm 3＋的特征激发波长343nm 激发双掺 Eu 3＋＋Sm 3＋晶体也可看到 Eu 3＋的发光（图5）表 明有能量从 Sm 3＋传递到 Eu 3＋离子． 图5 Sr8Si4O12Cl8 体系的发射光谱（λ＝343nm） Fig．5 Emission spectra of Sr8Si4O12Cl8（λ＝343nm） 用 Sm 3＋特征激发带343nm 激发双掺 Eu 3＋＋ Sm 3＋晶体发光光谱（图5谱线1）由 Eu 3＋和 Sm 3＋ 的特征发射叠加而成（550～700nm）．而用 Sm 3＋特 征激发带343nm 激发单掺 Eu 3＋晶体不产生光发射 （图5谱线2）（440～550nm 之间的宽带发射笔者 认为是基质的光发射因信号放大而明显．图5谱线 3为未掺激活剂时基质的发射光谱证实了这一推 测）表明 Sm 3＋将能量传递给 Eu 3＋敏化发光． 2∙3 Sr8Si4O12Cl8∶Eu 3＋Al 3＋的发光性能 Sr8Si4O12Cl8∶Al 3＋ 无明显发光由图6可以确 定 Al 3＋的掺入可使 Sr8Si4O12Cl8∶Eu 3＋的激发和发 图6 Sr8Si4O12Cl8∶Eu 3＋（实线）Sr8Si4O12Cl8∶Eu 3＋Al 3＋（虚线）体系的激发光谱（a）和发射光谱（b） Fig．6 Excitation （a） and emission （b） spectra of Sr8Si4O12Cl8∶Eu 3＋Sr8Si4O12Cl8∶Eu 3＋Al 3＋．Dashed line：Eu2O3（8∙0％）＋Al2O3（18∙0％）； solid line：Eu2O3（8∙0％） 第1期 赵惠玲等： Sr8Si4O12Cl8：Eu 3＋M3＋（M3＋＝Sm 3＋Al 3＋）中 Eu 3＋的敏化发光 ·55·
.56. 北京科技大学学报 第30卷 射峰显著增强，相对发光强度较未掺入A3+提高了 学格位，中国稀土学报，1993,11(2)：116) 40.5%.由于Al203(分析纯)廉价易得，实验结果对 [2]Zhang M R.Liu B.Zhu Z H.Photoluminescence of Eu2 in a 于合成廉价高效的发光材料具有重要意义，通过实 new host CasMg(SiO)Cl2.Chin J Lumin.1993,143:265 验确定A3+的最佳掺入量为18%（摩尔分数），如 (张明荣，刘波，朱正和.Em2+在新型基质CasMg(Si04)4C2中 的光致发光.发光学报，1993,14(3)：265) 图7所示，属于基质掺杂 [3]You H P.Wu X Y,Cui H T,et al.Luminescence and energy 2800 transfer of Ce and Th in YSizOsCl.JLumin,2003.104: 223 2600 [4]Lin H.Liu X R.Pun E Y B.Sensitized luminescence and energy 2400 transfer in Ceand Eu codoped calcium magnesium chlorosili 2200 cate.Opt Mater.2002.18:397 [5]Wang J G.Li G B.Tian S J.et al.The composition.lumines- 2000 cence.and structure of Sra[SiO12]Cls:Eu.Mater Res Bull, 1800 2001,36.2051 12141618 [6]Yu X B.Yang LZ,Yang S P,et al.Synthesis and luminescence AI+摩尔分数% of SrZnO2Eu,Li phosphor by long wavelength UV excita- tion.J Chin Rare Earth Soc.2005.23(5):533 图7A3+含量变化对发光强度的影响（λ=614nm) (余锡宾，杨良准，杨仕平，等.SrZm02Em3+,Li十长波紫外激发 Fig.7 Effect of Al content on the luminescent properties ( 红光荧光体的合成及发光性能研究.中国稀土学报，2005,23 614nm) (5):533) [7]Zhang G C.Fu P Z.Wang G F,et al.Synthesis and spectral characteristics of Sm doped NasLa2 (BO3)3.ChinJ Lumin. 结论 3 2001,22(3):237 (1)Sr8Si401zClg基质中Sm3+对Eu3+离子产 (张国春，傅佩珍，王国富，等.NasLa2(BOs)3:Sm3+的合成及 其光谱特性.发光学报，2001,22(3)：237) 生特征敏化发光.双掺Eur3+十Sm3+晶体以Sm3+ [8]Peng Y A.Lin J H,Guo F Y.Photoluminescence of Eust and 的343nm特征激发带激发，观察到Eu3+的敏化发 Sm in (LaO)3BOs.Spectrose Spectral Anal.1996.16(2):9 光 (彭夷安，林建华，郭风瑜.(La0)B03中Em+和Sm+的光致 (2)在SrSi401zCls:Eu3+,Sm3+体系中，Eun3+ 发光，光谱学与光谱分析，1996,16(2)：9) 和Sm3+发光强度和含量的关系与单掺Em3+或单掺 [9]Yu Y Q.Li M.Zhang S Y.et al.Studies on GdPs0u Eu Sm3+的体系基本一致，即Eu3+摩尔分数为8%， Sm single erystals.J Inorg Mater,1987.2(2):105 (于亚勤，李玫，张思远，等.GdP504Em3+,Sm3+晶体的研究 Sm3+摩尔分数为5%. 无机材料学报，1987,2(2)：105) (3)AI3+的掺入，使Sr8Si401 2Cl8Eu3+的激发 [10]Huang G H.Chen W,YU Y Q,et al.Luminescence and ener- 和发射峰显著增强，最佳A3+掺入量为18%（摩尔 gy transfer between ions in CaCdO(BO3)3Eu.Sm.Chin J Appl Chem,2000,17(2):183 分数) (黄国华，陈卫，于亚勤，等.Ca4Gd0(B03)3Eu3+,Sm3+的发 (4)分别研究了掺入Sm3+、A3+对Em3+发光 光及离子间的能量转移.应用化学，2000,17(2)：183) 的影响.实验表明，这些离子均对Em3+的发光有敏 [11]Wang Y H.Yuan T Z.Dou Y K.Photoluminescence of triva- 化作用，激发和发射强度有很大增强，掺入Sm3+, lent europium ion doped GdAls (BO3)4 phosphor.J Inorg AI3+后Eu3+的相对发光强度分别提高了7.3%和 Mater,2004,19(4):772 40.5%. (王育华，远滕忠，都云昆.Gds(BO3)4Eu3+荧光粉的光致 发光特性.无机材料学报，2004,19(4)：772) 参考文献 [12]Li B.Tian Y G.Meng J W.Studies on the synthesis and lumi- nescence properties of (Li.Ca.A)2Si0:Eu,Bi.Chin J Inorg [1]Xu W L.Liu X R.Emission spectra and crystallographic sites of Chem,1991,7(4):430 Eu2+in CasZn (SiO)4Cl2.J Chin Rare Earth Soc.1993.11 (李彬，田一光，孟继武.(Li,Ca,A)2Si0:Em,Bi发光体的合 (2):116 成和发光性能的研究(A=AL,Y,La,Gd):无机化学学报， (许武亮，刘行仁.CasZn(Si0)Cl2中Eu2+的发射光谱和晶体 1991,7(4):430)
射峰显著增强．相对发光强度较未掺入 Al 3＋提高了 40∙5％．由于 Al2O3（分析纯）廉价易得实验结果对 于合成廉价高效的发光材料具有重要意义．通过实 验确定 Al 3＋ 的最佳掺入量为18％（摩尔分数）如 图7所示属于基质掺杂． 图7 Al 3＋含量变化对发光强度的影响（λ＝614nm） Fig．7 Effect of Al 3＋ content on the luminescent properties （λ＝ 614nm） 3 结论 （1） Sr8Si4O12Cl8 基质中 Sm 3＋ 对 Eu 3＋ 离子产 生特征敏化发光．双掺 Eu 3＋ ＋Sm 3＋ 晶体以 Sm 3＋ 的343nm 特征激发带激发观察到 Eu 3＋的敏化发 光． （2） 在 Sr8Si4O12Cl8∶Eu 3＋Sm 3＋ 体系中Eu 3＋ 和 Sm 3＋发光强度和含量的关系与单掺 Eu 3＋或单掺 Sm 3＋的体系基本一致即 Eu 3＋ 摩尔分数为8％ Sm 3＋摩尔分数为5％． （3） Al 3＋的掺入使 Sr8Si4O12Cl8∶Eu 3＋的激发 和发射峰显著增强最佳 Al 3＋掺入量为18％（摩尔 分数）． （4） 分别研究了掺入 Sm 3＋、Al 3＋ 对 Eu 3＋ 发光 的影响．实验表明这些离子均对 Eu 3＋的发光有敏 化作用激发和发射强度有很大增强掺入 Sm 3＋、 Al 3＋后 Eu 3＋的相对发光强度分别提高了7∙3％和 40∙5％． 参 考 文 献 ［1］ Xu W LLiu X R．Emission spectra and crystallographic sites of Eu 2＋ in Ca8Zn （SiO4）4Cl2．J Chin Rare Earth Soc199311 （2）：116 （许武亮刘行仁．Ca8Zn（SiO4）4Cl2 中 Eu 2＋的发射光谱和晶体 学格位．中国稀土学报199311（2）：116） ［2］ Zhang M RLiu BZhu Z H．Photoluminescence of Eu 2＋ in a new host Ca8Mg（SiO4）4Cl2．Chin J L umin1993143：265 （张明荣刘波朱正和．Eu 2＋在新型基质 Ca8Mg（SiO4）4Cl2 中 的光致发光．发光学报199314（3）：265） ［3］ You H PWu X YCui H Tet al．Luminescence and energy transfer of Ce 3＋ and Tb 3＋ in Y3Si2O8Cl．J L umin2003104： 223 ［4］ Lin HLiu X RPun E Y B．Sensitized luminescence and energy transfer in Ce 3＋ and Eu 2＋ codoped calcium magnesium chlorosilicate．Opt Mater200218：397 ［5］ Wang J GLi G BTian S Jet al．The compositionluminescenceand structure of Sr8［Si4O12］Cl8∶Eu 2＋．Mater Res Bull 200136：2051 ［6］ Yu X BYang L ZYang S Pet al．Synthesis and luminescence of SrZnO2∶Eu 3＋Li ＋ phosphor by long wavelength UV excitation．J Chin Rare Earth Soc200523（5）：533 （余锡宾杨良准杨仕平等．SrZnO2∶Eu 3＋Li ＋长波紫外激发 红光荧光体的合成及发光性能研究．中国稀土学报200523 （5）：533） ［7］ Zhang G CFu P ZWang G Fet al．Synthesis and spectral characteristics of Sm 3＋ doped Na3La2（BO3）3．Chin J L umin 200122（3）：237 （张国春傅佩珍王国富等．Na3La2（BO3）3∶Sm 3＋ 的合成及 其光谱特性．发光学报200122（3）：237） ［8］ Peng Y ALin J HGuo F Y．Photoluminescence of Eu 3＋ and Sm 3＋ in （LaO）3BO3．Spectrosc Spectral A nal199616（2）：9 （彭夷安林建华郭凤瑜．（LaO）3BO3 中 Eu 3＋和 Sm 3＋的光致 发光．光谱学与光谱分析199616（2）：9） ［9］ Yu Y QLi MZhang S Yet al．Studies on GdP5O14∶Eu 3＋ Sm 3＋ single crystals．J Inorg Mater19872（2）：105 （于亚勤李玫张思远等．GdP5O14∶Eu 3＋Sm 3＋晶体的研究． 无机材料学报19872（2）：105） ［10］ Huang G HChen WYU Y Qet al．Luminescence and energy transfer between ions in Ca4GdO（BO3）3∶Eu 3＋Sm 3＋．Chin J Appl Chem200017（2）：183 （黄国华陈卫于亚勤等．Ca4GdO（BO3）3∶Eu 3＋Sm 3＋的发 光及离子间的能量转移．应用化学200017（2）：183） ［11］ Wang Y HYuan T ZDou Y K．Photoluminescence of trivalent europium ion doped GdAl3 （ BO3）4 phosphor． J Inorg Mater200419（4）：772 （王育华远滕忠都云昆．GdAl3（BO3）4∶Eu 3＋荧光粉的光致 发光特性．无机材料学报200419（4）：772） ［12］ Li BTian Y GMeng J W．Studies on the synthesis and luminescence properties of （LiCaA）2SiO4∶EuBi．Chin J Inorg Chem19917（4）：430 （李彬田一光孟继武．（LiCaA）2SiO4∶EuBi 发光体的合 成和发光性能的研究（A＝AlYLaGd）．无机化学学报 19917（4）：430） ·56· 北 京 科 技 大 学 学 报 第30卷