随着世界能源短缺和生态环境的恶化,对环保和节能新材料的需求日益增加。白光LED因为低能耗、高效率、长寿命、小体积等优点,已成为绿色照明光源的首选。目前,主要有两种方式可以实现白光LED,一种方式是将YAG:Ce³⁺黄色荧光粉在蓝色In Ga N芯片下激发获得白光;另一种方式是将三色(RGB)荧光粉和一个近紫外线或紫外线芯片结合实现白光。但是,这些系统由于缺少红光成分或荧光粉间的重吸收,导致白光LED的显色指数较差,色温偏高或发光效率低。而紫外光或近紫外光激发下的单一基质白光荧光粉可以较好的解决这些问题。我国拥有丰富的钒和稀土资源,四川攀西地区的钒钛磁铁矿的钒储量居世界第三位,在开发钒酸盐基稀土发光材料方面具有独特的资源及原料优势。其中,钒酸锶钙基质中由于不含稀土元素,价格低廉,此外还具有稳定的物理和化学性能,并且在紫外光区域有强烈的吸收,并能将吸收的能量有效地传递给稀土离子,是一种优异的发光基质材料。因此,本文以Ca₃Sr₃(VO₄)₄为发光基质,采用燃烧法制备一系列单一基质的Ca₃Sr₃(VO₄)₄:Dy³⁺白色荧光粉。首先,研究了合成温度以及保温时间对Ca₃Sr₃(VO₄)₄:Dy³⁺荧光粉发光性能的影响。然后在最佳合成温度(900℃)和最佳保温时间(60 min)的条件下制备一系列的Ca₃Sr₃(VO₄)₄:Dy³⁺荧光粉。在波长为387 nm的近紫外光激发下,Ca₃Sr₃(VO₄)₄:Dy³⁺荧光粉的发射光谱由两个特征发射峰组成,分别为575 nm处的黄光发射峰和484 nm处的蓝光发射峰,分别对应于Dy³⁺的电偶极子跃迁(~4F_9/2→~6H_13/2跃迁)和磁偶极子跃迁(~4F_9/2→~6H_15/2跃迁),蓝光和黄光的组合可以实现白光发射。随着Dy³⁺离子掺杂浓度的增加,Ca₃Sr₃(VO₄)₄:Dy³⁺的发光强度呈现先升高后降低的趋势,当掺杂浓度为10 mol%时,Ca₃Sr₃(VO₄)₄:0.10Dy³⁺具有相对最佳的发光强度。当掺杂的浓度超过相对最佳浓度时,产生浓度猝灭效应导致发光强度降低。通过Mg²⁺和Zn²⁺分别部分取代Ca₃Sr₃(VO₄)₄:Dy³⁺荧光粉晶格中的Ca²⁺,并研究了对相组成和发光性能的影响。在所研究取代离子浓度范围内,样品的晶体结构类型均未改变,仍然属于空间群R3c。Mg²⁺和Zn²⁺的最佳掺杂浓度分别为5mol%和4 mol%,而Zn²⁺取代对Ca₃Sr₃(VO₄)₄:Dy³⁺荧光粉发光强度的增强效果更为明显。然后,通过掺杂电荷补偿剂离子M⁺(Li⁺,Na⁺,K⁺)来减少Ca₃Sr₃(VO₄)₄:0.10Dy³⁺,0.04Zn²⁺荧光粉中的电荷缺陷。不同的离子电荷补偿剂都可以提升其发光强度,并且Li⁺,Na⁺,K⁺的最佳掺杂浓度分别为5 mol%,5 mol%和4 mol%,同时,Li⁺离子对Ca₃Sr₃(VO₄)₄:0.10Dy³⁺,0.04Zn²⁺荧光粉发光强度的增强效果更为显著。上述研究获得了发光效率较高的冷白光荧光粉。但在白光LED照明或显示等很多应用领域往往需要暖白光。为此,将Eu³⁺共掺杂到Ca₃Sr₃(VO₄)₄:Dy³⁺样品中补偿其红光成分。共掺杂Eu³⁺后,Ca₃Sr₃(VO₄)₄:Dy³⁺,Eu³⁺荧光粉的发射光谱在617 nm处出现了另一个红光发射峰,对应于Eu³⁺离子的~5D₀→~7F₂跃迁,并且随着Eu³⁺掺杂含量的上升,Ca₃Sr₃(VO₄)₄:Dy³⁺,Eu³⁺荧光粉的色坐标向暖白光区移动。由此可以通过调节Eu³⁺浓度来降低该荧光粉的色温。本文研究结果表明,适量的Mg²⁺、Zn²⁺部分取代Ca₃Sr₃(VO₄)₄:Dy³⁺荧光粉中的Ca²⁺,以及添加电荷补偿剂离子Li⁺,Na⁺和K⁺均能够提高Ca₃Sr₃(VO₄)₄:Dy³⁺白色荧光粉的发光强度;Eu³⁺的掺入可对其色温进行调控;该荧光粉在白光LED照明等领域具有较好的应用前景。