中文摘要：

为解决无汞(冷阴极)荧光灯和等离子体平板显示等器件中VUV(真空紫外)发光材料能量效率低的问题,氟化物中一些稀土离子的量子剪裁已实现,但氟化物在器件激发波长无吸收,难以实际应用。本项目提出通过敏化提高发光效率的技术方案,设计和合成Eu3+、Tb3+、Pr3+离子单掺杂及Eu3+-Tb3+、Eu3+-Pr3+共掺杂、具有特定结构的硼酸盐和铝酸盐基质发光材料。利用同步辐射光源测定材料在VUV-vis(可见)范围的荧光光谱和荧光衰减特性,研究掺杂浓度、温度对发光强度、荧光寿命和能量传递的影响；测定VUV范围的反射光谱，分析基质与稀土离子间的能量传递。认识Eu3+-Tb3+、Eu3+-Pr3+离子间的能量传递和稀土离子间的电荷迁移规律。探索VUV光激发下Tb3+/Pr3+敏化Eu3+发光的新型发光材料。项目的实施还可推动同步辐射VUV光谱线站建立和完善时间分辨光谱、VUV范围反射光谱等实验技术。

结论摘要：

采用高温固相反应方法，合成了Tb3+、Eu3+、Tb3+-Eu3+、Pr3+、Pr3+-Eu3+及其他稀土离子掺杂的硼酸盐、铝酸盐、硅酸盐和磷酸盐等复合氧化物基质发光材料。利用北京同步辐射装置(BSRF)和国家同步辐射实验室(NSRL)的真空紫外(VUV)光谱实验站，测定了材料在VUV-UV-vis范围的发光性质。研究了材料的荧光衰减性质及温度、掺杂浓度对发光和荧光衰减、能量传递的影响。发现在VUV-UV光激发下，在Ba3La(PO4)3等一些基质中，Tb3+可有效敏化Eu3+的发光；此外，在VUV-UV光激发下，在一些基质中，Tb3+对Sm3+的发光也有敏化作用。但由于Pr3+和Eu3+之间可能存在的电荷迁移，在本项目实验研究的范围，当Pr3+-Eu3+共掺时，发现Pr3+和Eu3+的发光都有猝灭现象。此外，在项目经费支持下，还进一步拓宽思路和研究范围，开展了Ce3+、Pr3+、Eu2+等稀土离子的发光研究。通过Sr2Mg(BO3)2:Ce3+和Sr2Mg(BO3)2:Pr3+的光谱研究发现，利用Ce3+的光谱，可以很好的分析Pr3+的光谱。研究了材料系列Li2Ca1-xEuxSiO4在低压阴极射线激发下的发光性质，发现样品Li2Ca1.991Eu0.009SiO4在低压阴极射线激发下有强的青色发射，且该荧光粉可明显扩大三基色荧光粉的显示色域。本项目培养4名博士生获得博士学位。截至目前，已在包括美国化学会(ACS)出版的J. Phys. Chem. C、Inorg. Chem.、英国化学会(RSC)出版的J. Mater. Chem. C、美国光学学会(OSA)出版的Opt. Lett.和Opt. Express、美国物理联合会(AIP)出版的J. Appl. Phys.、英国物理学会(IOP)出版的J. Phys. D、美国电化学会(ECS)出版的J. Electrochem. Chem.等期刊发表标注基金资助的研究论文31篇。申请国家发明专利3项，项目执行期间获授权国家发明专利2项。在国际国内学术会议作邀请或口头报告共5次。