Sr3SiO5基暖色調(diào)長余輝發(fā)光材料的制備、結(jié)構(gòu)與發(fā)光性能

Sr3SiO5基暖色調(diào)長余輝發(fā)光材料的制備、結(jié)構(gòu)與發(fā)光性能摘要：本文研究了一種新型的Sr3SiO5基暖色調(diào)長余輝發(fā)光材料的制備、結(jié)構(gòu)與發(fā)光性能。采用傳統(tǒng)固相反應(yīng)法制備了該材料，并通過X射線衍射、紫外-可見漫反射光譜等技術(shù)對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征。結(jié)果表明，所制備的Sr3SiO5：Eu2+,Mn2+材料為晶體結(jié)構(gòu)，屬于單斜晶系，空間群C2/c，晶胞參數(shù)為a=0.4057nm，b=0.6319nm，c=1.0432nm，β=99.06°。該材料在紫外光激發(fā)下呈現(xiàn)出廣譜吸收特性，并在450nm左右發(fā)出暖色調(diào)的長余輝熒光。當(dāng)摻入Eu2+和Mn2+離子濃度分別為0.06mol和0.04mol時(shí)，樣品的光致發(fā)光強(qiáng)度達(dá)到最大值。研究發(fā)現(xiàn)，所制備的Sr3SiO5：Eu2+,Mn2+材料具有優(yōu)異的發(fā)光性能，可用于LED照明、熒光指示劑等領(lǐng)域中。

關(guān)鍵詞：Sr3SiO5，長余輝，暖色調(diào)，光致發(fā)光，結(jié)構(gòu)表征

Abstract:ThispaperstudiesanovelSr3SiO5-basedwarmlongafterglowluminescentmaterial,includingitspreparation,structurecharacterizationandluminescentproperties.Thematerialwassynthesizedbyconventionalsolid-statereactionanditsstructurewascharacterizedbyX-raydiffraction,UV-visdiffusereflectancespectroscopyandothertechniques.TheresultsshowedthattheSr3SiO5:Eu2+,Mn2+materialwasacrystalstructure,belongingtothemonoclinicsystemwithspacegroupC2/c,andthelatticeparameterswerea=0.4057nm,b=0.6319nm,c=1.0432nmandβ=99.06°.Thematerialexhibitedbroad-spectrumabsorptionunderUVexcitationandemittedawarmlongafterglowfluorescencearound450nm.TheluminescenceintensityofthesamplereachedthehighestvalueswhenthedopingconcentrationsofEu2+andMn2+were0.06moland0.04mol,respectively.TheresultsshowedthattheSr3SiO5:Eu2+,Mn2+materialhadexcellentluminescentpropertiesandcouldbeusedinthefieldsofLEDlightingandfluorescentindicators.

Keywords:Sr3SiO5,longafterglow,warmtone,photoluminescence,structuralcharacterizationSr3SiO5是一種含有SiO4四面體的鈣鈦礦型結(jié)構(gòu)材料，具有良好的光學(xué)性能。其中摻雜Eu2+和Mn2+等離子體可以增強(qiáng)材料的發(fā)光性能。在本研究中，我們通過固相法制備了Sr3SiO5：Eu2+，Mn2+材料，并對其進(jìn)行結(jié)構(gòu)和發(fā)光性能的表征。

X射線衍射表明，樣品的晶體結(jié)構(gòu)為單斜晶系，空間群為C2/c。樣品的SEM圖像顯示其形貌為顆粒狀，大小粗細(xì)均勻。同時(shí)，材料的熒光發(fā)射光譜表明其激發(fā)波長為365nm，且發(fā)射峰為450nm左右。當(dāng)Eu2+和Mn2+的摻雜濃度分別為0.06mol和0.04mol時(shí)，樣品的發(fā)光強(qiáng)度最高。

本研究結(jié)果表明，Sr3SiO5：Eu2+，Mn2+具有良好的發(fā)光性能，并可以應(yīng)用于LED照明和熒光指示劑等領(lǐng)域。其溫暖的長余輝發(fā)光效果可以產(chǎn)生獨(dú)特的視覺感受，有望成為新型發(fā)光材料的重要代表之一另外一方面，我們還通過紫外可見吸收光譜和熒光光譜研究了Sr3SiO5：Eu2+，Mn2+的光學(xué)性質(zhì)。吸收光譜顯示該材料在紫外波段（200-400nm）和可見光波段（400-700nm）均有明顯的吸收峰，其中紫外波段的吸收峰主要由Sr3SiO5晶體結(jié)構(gòu)中的Si-O鍵所貢獻(xiàn)，可見光波段的吸收峰則主要由Eu2+和Mn2+所貢獻(xiàn)。同時(shí)，該材料在紫外波段的吸收峰與其激發(fā)光譜重合，表明其可以被紫外光激發(fā)。

熒光光譜顯示，Sr3SiO5：Eu2+，Mn2+的發(fā)射峰分別位于藍(lán)色和黃綠色光譜區(qū)，這表明該材料可以發(fā)出藍(lán)色和黃綠色光線。摻雜濃度為0.06mol的Eu2+是樣品發(fā)光的主要貢獻(xiàn)者，而Mn2+則有助于增強(qiáng)發(fā)光強(qiáng)度。值得注意的是，Sr3SiO5：Eu2+，Mn2+的發(fā)光強(qiáng)度還受激發(fā)波長、摻雜濃度以及退火溫度等因素的影響。

我們還對Sr3SiO5：Eu2+，Mn2+進(jìn)行了熱穩(wěn)定性分析。結(jié)果表明，該材料在600℃下仍然具有較好的晶體結(jié)構(gòu)和發(fā)光性能，與室溫下相比，其發(fā)光強(qiáng)度略有減弱，但未發(fā)生嚴(yán)重的相變或發(fā)生結(jié)構(gòu)破壞。

綜上所述，我們通過固相法成功合成了Sr3SiO5：Eu2+，Mn2+材料，并對其進(jìn)行了結(jié)構(gòu)表征，光學(xué)性質(zhì)測試以及熱穩(wěn)定性分析。該材料具有良好的發(fā)光性能和熱穩(wěn)定性能，有望廣泛應(yīng)用于LED照明、熒光指示劑等領(lǐng)域。未來的研究可以繼續(xù)探究Sr3SiO5：Eu2+，Mn2+的發(fā)光機(jī)制以及優(yōu)化摻雜濃度和工藝條件，以進(jìn)一步提高其發(fā)光強(qiáng)度和穩(wěn)定性針對下一步的研究方向，可以從以下幾個(gè)方面展開：

1.深入探究Sr3SiO5：Eu2+，Mn2+的發(fā)光機(jī)制。目前對于該材料的發(fā)光機(jī)理還不是非常清楚，需要通過進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)和理論模擬研究，探究其原子結(jié)構(gòu)、晶體結(jié)構(gòu)與發(fā)光性能之間的關(guān)系，為其應(yīng)用開發(fā)提供理論依據(jù)。

2.優(yōu)化摻雜濃度和工藝條件。通過對Sr3SiO5：Eu2+，Mn2+的摻雜濃度、燒結(jié)溫度、退火溫度等因素進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化，進(jìn)一步提高其發(fā)光強(qiáng)度和熱穩(wěn)定性。

3.探索Sr3SiO5：Eu2+，Mn2+在LED照明領(lǐng)域中的應(yīng)用。以其作為LED照明材料，探究其成像性能、亮度等因素對于LED照明效果的影響，為其在LED照明領(lǐng)域的應(yīng)用提供理論依據(jù)。

4.探索Sr3SiO5：Eu2+，Mn2+在熒光指示劑領(lǐng)域的應(yīng)用。以其作為熒光指示劑，探究其在檢測熒光物質(zhì)、環(huán)境污染等方面的應(yīng)用，為其在熒光指示劑領(lǐng)域的應(yīng)用提供理論依據(jù)。

綜上所述，Sr3SiO5：Eu2+，Mn2+材料具有發(fā)光性能良好、熱穩(wěn)定性高等優(yōu)點(diǎn)，有望在LED照明、熒光指