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碱土-稀土三元硫化物MRE2S4（M=Ca,Sr,Ba;RE=La,Y）与碱土硫化物有着极其相似的性质,在2.3-3.6 eV范围内具有带隙,是一种适合的发光材料基质。另外,MRE2S4具有良好的热稳定性、机械强度和红外透射等性能,制成的陶瓷材料是新型的红外窗口材料。因此,研究稀土离子掺杂的SrY2S4荧光粉有重要的理论意义和应用价值,有望在农用太阳能转换、LED、LE器件等方面应用。MY2S4:Er3+,Eu2+（M=Sr,Ba）荧光粉发射峰位于663 nm,与叶绿素的红区吸收（661 nm）匹配,具有潜在的应用价值。但是这些荧光粉对日光中蓝绿区光的吸收强度非常小,不能被日光有效地激发。因此,改善MY2S4:Er3+,Eu22+（M=Sr,Ba）荧光粉蓝绿区的激发光谱强度有重要的理论意义和应用价值。三元硫化物主要是用高温固相法在H2S或CS2气氛中合成,但H2S和CS2都是有毒气体,无法进行扩大生产。因此,寻找一种新的能实现工业化生产的合成方法具有重要现实意义。本论文从敏化发光,固溶体基质以及新的合成方法三个方面研究碱土-稀土三元硫化物荧光粉。1.稀土掺杂SrY2S4硫化物的发光性质以Sr2+、Y3+和RE3+（RE=Eu,Ce,Ho,Pr,Tm,Sm和Er）的混合硝酸盐溶液为阳离子溶液,以（NH4）2CO3为沉淀剂,共沉淀法制备了碳酸盐前驱体,以CS2为硫化剂,高温煅烧前驱体合成了SrY2S4:RE3+/Eu2+红色荧光粉。研究了这些化合物的发光性质,除SrY2S4:Pr3+荧光粉的激发光谱只有一个蓝绿区激发带外,其它稀土离子掺杂的荧光粉的激发光谱都由两个带组成,分别对应于基质吸收和稀土离子的f-d或者f-f跃迁吸收。SrY2S4:Ce3+,Eu2+和SrY2S4:Ho3+的发射光谱出现绿光和红光两个峰,改变Ho3+离子的浓度可以调控绿光和红光的分支比。其它稀土掺杂的荧光粉都只出现了红光发射。2.M1-xZnxY2S4:Er3+,Eu2+（M=Sr,Ba）荧光粉的合成与发光性质采用共沉淀法合成了M1-xZnxY2S4:Er3+,M1-xZnxY2S4:Eu（2+）和M1-xZnxY2S4:Er3+,Eu2+（M=Sr,Ba）红色荧光粉。XRD图谱表明,Zn2+在Sr1-xZnxY2S4和Ba1-xZnxY2S4基质中掺杂量分别为x<0.2 mol和x<0.1 mol时,粉末样品为CaFe2O4型正交晶体。Zn2+离子在M1-xZnxY2S4:Er3+,Eu2+中的固溶量（x mol）对荧光粉的发射强度影响很大。随着Zn2+离子掺杂浓度的增加,M1-xZnxY2S4:Er3+,Eu2+（MZYSEE）紫外区激发峰（200-413 nm）发生红移,并与可见光激发带（413-600 nm）形成一个连续的宽带谱,与紫外和GaN基LED芯片辐射都有良好的匹配性。当Zn2+掺杂量为0.1 mol时,SZYSEE和BZYSEE的发光强度达到最大,其发光强度分别比未掺Zn2+的增强10.7倍和5.7倍。由于强而宽的蓝绿区吸收,单色性很好的红光发射,很好的热稳定性和不易潮解等优良性能,Ba0.9Zn0.1Y1.76S4:0.24Er3+,0.006Eu2+是一类潜在的农用日光转光剂和白光LED用红色荧光粉。3.碳还原法直接合成三元硫化物采用碳还原法直接合成三元硫化物MY2S4（M=Sr,Ba）。XRD图谱表明,当nSrSO4: nY2（SO4）3:nC=1:2:60,T=1200℃,t=12 h时,能合成较纯的SrY2S4;当nBaSO4: nY2（SO4）3: nC=1:2:60,T=1100℃,t=12 h时,能合成较纯的BaY2S4,杂相主要是Y2O2S。适量掺杂Er3+离子有助于形成SrY2S4和BaY2S4物相。考察了碳还原法合成Eu2+,Er2+离子掺杂MY2S4（M=Sr,Ba）荧光粉的发光性质。单掺Eu的SrY2S4荧光粉表现Eu2+离子的特征光谱,而单掺Eu的BaY2S4荧光粉表现的却是Eu3+离子的特征光谱。Eu,Er共掺的MY2S4（M=Sr,Ba）荧光粉都表现了与用共沉淀法制备的样品相似的发光性质。碳还原法方法简单易操作,设备要求低,不会污染环境,有望成为三元硫化物可行的扩大生产方法。
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