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由圖3(a)可知樣品都明顯出現(xiàn)了Tb3+特征峰[23],它們的發(fā)射是由于電子在激發(fā)態(tài)的5DJ(J=3-4)與基態(tài)7FJ(J=6-4)之間的躍遷產(chǎn)生的。且其峰分別對(duì)應(yīng)于Tb3+的5D4-7F6(491nm),5D4-7F5(545nm),5D4-7F4(587nm),和5D4-7F3(621nm)[20]。從圖可知發(fā)光強(qiáng)度差異非常大:其次序?yàn)椋篒CePO4:Tb< I(Gd,Ce,Tb)PO4< IGdPO4@CePO4:Tb< ICePO4:Tb@GdPO4。且CePO4:Tb@GdPO4與其它三個(gè)樣品比較,發(fā)光強(qiáng)度分別是與CePO4:Tb 33倍,(Gd,Ce,Tb)PO4 7倍,GdPO4@CePO4:Tb 2倍,說(shuō)明當(dāng)用GdPO4包覆的時(shí)發(fā)光強(qiáng)度明顯提高了。雖然Gd3+在紫外區(qū)吸收比較弱,且Gd3+躍遷發(fā)射峰約310nm處與Tb3+的激發(fā)躍遷有較大的光譜重疊,而Gd3+的6PJ→8S7/2(275nm)激發(fā)躍遷,其斯托克斯位移很窄(35nm),故離子之間很容易發(fā)生無(wú)輻射弛豫,故Gd3+離子直接向Tb3+離子傳遞能量效率是比較低,這就是GdPO4:Tb體系不發(fā)光(如圖3(c)中第一個(gè)比色皿)的原因,但是在Gd-Ce-Tb三元體系中,磷酸鈰在紫外區(qū)有很好的吸收,能量傳遞主要通過(guò)Ce3+→Gd3+→Tb3+途徑[24-26],鑒于Ce3+離子5d的組態(tài)的能量較高,可以高效的將能量傳遞給Gd3[20],因此ICePO4:Tb< I(Gd,Ce,Tb)PO4。而I(Gd,Ce,Tb)PO4< IGdPO4@CePO4:Tb主要原因可能CePO4的含量較前者高且大部分CePO4:Tb裸露在外面,故能更好的吸收能量。ICePO4:Tb@GdPO4與前三者相比較強(qiáng)度最大,主要原因可能是:(1)大部分Gd3+離子裸露在外可更好增加可以Gd3+→Tb3+能量傳導(dǎo)的機(jī)會(huì),且由3(b)激發(fā)光譜可知在275nmGd3+的吸收峰明顯增強(qiáng),而Ce3+也增強(qiáng),這就說(shuō)明在Gd-Ce-Tb三元體系中,Gd3+離子包覆在外能更好吸收能量,同時(shí)又增加Gd3+→Tb3+能量傳導(dǎo)的機(jī)會(huì),使發(fā)光強(qiáng)度更強(qiáng)(2)由于GdPO4與CePO4晶型非常相似,而Gd3+離子的半徑比Ce3+小,這樣Gd3+更容易進(jìn)入CePO4晶格中,既增加了Ce3+→Gd3+傳遞的機(jī)會(huì),也增加Gd3+→Tb3+能量傳導(dǎo)的機(jī)會(huì),而在(Gd,Ce,Tb)PO4中Gd3+和Ce3+形成稀土正磷酸鹽過(guò)程中共同混合時(shí),彼此存在著一定的競(jìng)爭(zhēng),晶體有序性較CePO4:Tb@GdPO4好,且在Ce3+也較少,因此CePO4:Tb@GdPO4發(fā)光強(qiáng)度最大。研究表明通過(guò)核殼置換后的CePO4:Tb@GdPO4發(fā)光效率更好,更適合作為適合高效的發(fā)光材料。 |
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