Eu3+掺杂的Ca9LiGd2/3(PO4)7的发光和微结构

　　在稀土离子掺杂的具有b-Ca₃(PO₄)₂结构的组分中，稀土离子在基质中的占位对研究发光机理和应用是一个重要的因素；一价离子的加入对荧光材料的发光性质有非常大的影响，据报道，Na⁺的加入使得Ca₉MGd_2/3(PO₄)₇中Gd³⁺离子的发光强度比在Ca₉Gd(PO₄)₇中增加了5倍，Li⁺使其减弱了4倍，然而对Eu3+的发光性质的影响只有Lazoryak等人做了关于Ca₉MEu_2/3(PO₄)₇（M=Li⁺,Na⁺）中Eu³⁺发光性质的报道。苏州大学材料与化学化工学部的一个研究组研究了三价铕离子Eu³⁺掺杂的Ca₉LiGd_2/3(PO₄)₇，得出了与Lazoryak不同的结果，相关的研究成果发表在Dalton Transactions上。

　　 图1 利用北京同步辐射4B8-真空紫外实验站测得的Ca₉LiGd_2/3(PO₄)₇激发和发射光谱

　图2 （a）Ca₉LiGd_2/3(PO₄)₇和（b）掺杂5% Eu³⁺的Ca⁹LiGd_2/3(PO₄)₇中Eu³⁺的⁷F₀→⁵D₀跃迁的激发光谱，可以看出Eu³⁺在基质中至少有两种晶体学格位。　

　　该研究组发现了三价铕离子Eu³⁺在基质Ca₉LiGd_2/3(PO₄)₇中有两个⁷F₀→⁵D₀跃迁峰，意味着Eu³⁺在基质中有两种不同的晶体学格位，并且锂离子Li⁺的引入使得三价铕离子Eu³⁺在基质Ca₉LiGd_2/3(PO₄)₇中的发光强度明显比在基质Ca₉Gd(PO₄)₇中得到了加强，研究组还发现随着Eu³⁺掺杂浓度的增加，发光强度加强，几乎没有出现浓度淬灭，这对荧光材料的发展有着重要的意义。

　　图3 利用北京同步辐射装置4B8-真空紫外实验站得到的Ca₉LiGd_2/3(PO₄)₇中三价铕离子Eu³⁺的发射光谱

 　图4 Eu³⁺在（a）Ca₉Gd(PO₄)₇和（b）Ca₉LiGd_2/3(PO₄)₇两者中发光强度的对比，可以看出Eu³⁺在Ca₉LiGd_2/3(PO₄)₇中比在Ca₉Gd(PO₄)₇中的发光强度明显加强，插图说明随着Eu3+掺杂浓度的增加，发光强度加强，没有浓度淬灭。

　　这个研究为探究荧光材料的发光机理和应用提供了重要的研究线索，在这项研究工作中，北京同步辐射光源帮助该研究组揭开了Eu³⁺在基质中的占位之谜，并且证实了Li⁺的加入使得Eu³⁺的发光强度增加。

　　发表文章：

　　Fuping Du, Rui Zhu, Yanlin Huang,Ye Taob and Hyo Jin Seo.Luminescence and microstructures of Eu³⁺-doped Ca₉LiGd_2/3(PO₄)₇. Dalton T., 2011, 40,11433-11440.