高温高压下合成掺杂稀土元素涂氏磷钙石的荧光性研究

For better understanding of photoluminescence of REE-doped tuite,this proposal will use β-Ca3(PO4)2 as the base and La3+、Nd3+、Sm3+、Eu3+、Ho3+、Er3+、Lu3+ as the dopant to make the starting materials for high-pressure and high-temperature experimental synthesis. The synthesized γ-Ca3(PO4)2 doped with REE will be checked by X-ray diffraction (XRD), Raman spectroscopy,scanning electron microscope (SEM), and transmission electron microscope (TEM).The photoluminescence of synthesized REE-doped tuite will be measured by fluorescence spectroscopy,combined with the crystal filed theory and ligand field theory for quantitative calcuations of fluorescence peaks,splitting of spectral lines and the transition probalility,to obtain their luminescent characteristics and lifetime.By using the emission and excitation spectra, the state,valence,occupation, mass and charge compensation way of rare earth ions in synthesized samples will be examined. The relationships between contents of REE and luminescence of samples, and the effect of pressure on the luminescence of samples will also be investigated.

为了详细研究掺杂稀土元素的涂氏磷钙石的荧光性，本项目拟以β-Ca3(PO4)2为基体，选择La3+、Nd3+、Sm3+、Eu3+、Ho3+、Er3+、Lu3+等轻、中、重稀土元素阳离子为掺杂剂，采用高温高压实验技术制备掺杂稀土元素的涂氏磷钙石(γ-Ca3(PO4)2)，通过荧光光谱的测定，以及用晶体场理论或配位场理论定量计算荧光峰的位置、谱线分裂和跃迁概率，研究合成产物的荧光发光性质并测定其荧光寿命。并利用发射光谱和激发光谱等谱学手段，研究掺杂的稀土离子存在的状态、价态、占位和电荷补偿方式，结合合成产物的X衍射、拉曼光谱、扫描电镜和透射电镜的结果探讨掺杂稀土涂氏磷钙石荧光粉的结构与荧光性的关系，考察合成压力、掺杂浓度对掺杂稀土元素涂氏磷钙石的荧光性的影响。

申请人前期采用高温高压实验合成并初步研究了掺杂Eu的涂氏磷钙石的发光性。为了进一步理解掺杂稀土元素涂氏磷钙石的发光性，本项目系统采用β-Ca3(PO4)2为基体，选择La3+、Nd3+、Sm3+、Eu3+、Ho3+、Er3+、Lu3+等轻、中、重稀土元素阳离子为掺杂剂，利用高温高压实验技术制备了掺杂稀土元素的涂氏磷钙石(γ-Ca3(PO4)2)，通过X-射线衍射、拉曼光谱分析、扫描电镜分析、荧光光谱测定等测试对合成的产品进行了测试。重点对Sm3+掺杂的涂氏磷钙石的荧光性进行了研究分析，并对掺杂浓度对于其荧光性的影响进行了探讨，在掺杂浓度为1%时荧光性最强，随后发生浓度淬灭。利用金刚石压腔技术，研究了掺杂Eu3+涂氏磷钙石样品在直到22 GPa高压条件下的发光性，发现Eu3+的电偶极跃迁5D0-7F2和5D0-7F4及磁偶极跃迁5D0-7F1,随着压力的增加而增强，而且这种改变随着压力的卸载会恢复到初始状态。这些研究对涂氏磷钙石的荧光性应用提供了有利的数据和理论基础，为矿物的研发及应用提供了依据。