稀土离子掺杂的发光粉是LED灯的重要组成部分,其中三价稀土离子Eu³⁺掺杂的无机发光材料常用作红色发光材料,Eu²⁺掺杂的无机材料能够产生从蓝色到深红色可调节的发光。Eu³⁺,Eu²⁺共掺无机发光材料有望具有Eu²⁺和Eu³⁺独特的发光共性,但是目前Eu³⁺,Eu²⁺共掺无机发光材料的合成以及发光性质研究很少。本论文系统研究了Eu³⁺,Eu²⁺共掺无机发光材料合成方法,探索这类发光材料的发光特点以及Eu³⁺/Eu²⁺混合价态离子共存机理。本文通过高温固相法合成了MAl Si₂O₆:Eu（M=Li,Na,K,Rb,Cs）,Ca YAl O₄:Eu,SrAl₂Si₂O₈:Eu,SrGa₂Ge₂O₈:Eu以及通过共沉淀的方法制备了CaF₂:Eu³⁺等一系列荧光粉。用高分辨扫描电子显微镜,能谱仪和X射线衍射仪表征晶体结构信息;用荧光光谱,固体紫外漫反射光谱,时间衰减光谱来表征Eu³⁺,Eu²⁺的光谱特点;用第一性原理密度函数方法讨论了Eu³⁺在晶格中的电子结构,配位情况和电子在价带与导带之间跃迁方式,并利用键能理论进一步阐述Eu³⁺/Eu²⁺混合价离子共存机理问题。具体内容如下:（1）用共沉淀的方法合成了CaF₂:Eu³⁺,X射线衍射图（XRD）显示CaF₂为Fm3m立方晶型。通过对Eu³⁺的荧光光谱分析可以清晰显示这种不等价取代并没有造成Eu³⁺到Eu²⁺的转变,尽管我们没有得到Eu³⁺/Eu²⁺共掺杂CaF₂体系,但是我们却意外探测到三种不同的Eu³⁺发光,说明电荷的不等价取代造成Eu³⁺局域配位环境发生改变,从而导致Eu³⁺可能存在C_3v（（Eu F）₇）,O_h（（Eu F）₈）,C_4V（（Eu F）₉）三种局域结构,通过模拟计算局域结构的能带间隙值,结果显示在CaF₂:x Eu³⁺（x=0.01,0.02,0.03,0.04,0.05）晶体中均存在三种不同的能带间隙值,理论分析验证了局域Eu³⁺存在三种对称结构的推测。（2）在空气条件下,通过高温固相法成功得到了Eu²⁺/Eu³⁺共掺杂MAl Si₂O₆（M=Li,Na,K,Rb,Cs）荧光粉,分析图谱发现,在MAl Si₂O₆:2%Eu样品的发射峰中都出现了位于580-750nm范围内的尖峰发射和在可见光范围内的宽带发射,它们分别来自于Eu³⁺的⁵D₀-⁷F_J（J=0,1,2,3,4）的特征发射和Eu²⁺4f-5d能级跃迁,证实在MAl Si₂O₆:2%Eu（M=Li,Na,K,Rb,Cs）中均存在Eu³⁺和Eu²⁺两种离子。对于这种特殊的混合价态共存现象,理论上从键能角度计算结果显示?E_M^Eu3+?2+的值远小于?E_Al/Si^Eu3+?2+,表明Eu³⁺,Eu²⁺均优先占据M⁺离子格位,而不是Al³⁺/Si⁴⁺格位。同样地,?E_M^Eu2+的计算值与?E_M^Eu3+计算值接近,这就说明Eu²⁺与Eu³⁺占据M⁺格位的能力相近,因此Eu^3+/2+可以共存于MAl₂Si O₆体系中。（3）通过改变Al/Y配比,改变了Eu³⁺→Eu²⁺在Ca YAl O₄基质中的还原能力,在还原条件下用高温固相法成功得到Eu²⁺/Eu³⁺共掺杂Ca Y_0.9Al_1.1O₄和Ca Y_0.8Al_1.2O₄发光材料。XRD显示合成样品均为纯相,并通过精修得到详细的原子坐标位置。荧光图谱分析表明在发射光谱中Ca YAl O₄:2%Eu样品仅仅出现了位于591,621,702nm处的发射,它们来自于Eu³⁺的⁵D₀-⁷F₁,⁵D₀-⁷F₂,⁵D₀-⁷F₄跃迁尖峰,说明即使在还原条件下Ca YAl O₄:2%Eu中Eu³⁺并没有被还原。通过改变Al/Y比,合成得到的Ca Y_0.9Al_1.1O₄:2%Eu和Ca Y_0.8Al_1.2O₄:2%Eu荧光粉,其发射光谱在400-550nm均处出现Eu²⁺的4f-5d宽峰,说明Eu²⁺和Eu³⁺共存于Ca Y_0.9Al_1.1O₄:2%Eu,Ca Y_0.8Al_1.2O₄:2%Eu³⁺荧光粉中。（4）在空气氛围下通过高温固相法合成了SrAl₂Si₂O₈:2%Eu,SrAl₂Si₂O₈:2%Tb,SrAl₂Si₂O₈:2%Eu,2%Tb荧光粉。XRD显示出样品均与标准卡片SrAl₂Si₂O₈的主峰一一对应。根据精修结果显示Eu离子和Tb离子优先占据的是Sr²⁺格位。用254nm光激发SrAl₂Si₂O₈:2%Eu荧光粉时发射光谱在404nm处出现了强的宽带发射,这归属于Eu²⁺的4f-5d跃迁,同时也存在550-750nm的Eu³⁺特征尖峰,这就表明Eu³⁺和Eu²⁺共存于SrAl₂Si₂O₈中;在246nm激发下Tb³⁺在488,543,583,623nm处存在⁵D₄-⁷F_J（J=6,5,4,3）的跃迁发射。Tb³⁺与Eu³⁺共掺到SrAl₂Si₂O₈中,254nm激发的发射光谱显示原来在404nm处的Eu²⁺的宽带明显增强,Eu³⁺尖峰强度明显减弱,而Tb³⁺在⁵D₄-⁷F_J的发射峰却极其微弱,这就说明在SrAl₂Si₂O₈中Tb³⁺掺杂促进了Eu³⁺→Eu²⁺的转变。（5）通过高温固相反应合成了一系列SrGa₂Ge₂O₈:x Eu³⁺（x=0,1%,2%,3%,5%,7%,10%）,SrGa_2-yAl_yGe₂O₈:1%Eu³⁺和SrGa₂Ge_2-ySi_yO₈:1%Eu（y=5%,10%,15%,20%）的荧光粉。XRD图谱中所有样品与标准SrGa₂Ge₂O₈卡片的衍射峰一一对应,并且根据精修分析表明Eu³⁺,Al³⁺,Si⁴⁺分别占据Sr²⁺,Ga³⁺,Ge⁴⁺格位。扫描电镜和能谱显示Sr:Ga:Ge:O的比值为10:19:20:51,紫外漫反射光谱（DR）和电子结构显示能带隙分别为4.40和3.487e V。在激发波长λ_ex=260nm处,它存在350至650 nm的宽带峰,发射峰可以分为三个高斯峰,位于425,473,528 nm,三个高斯峰分别归属于Ge_Sr^··→V _S￠_r,Ga^·_Sr→V _S￠_r和_OV^··→V _S￠_r。通过调节SrGa₂Ge₂O₈:x Eu³⁺中Eu³⁺离子的浓度,可以得到青色到白色的可调发射。在SrGa₂Ge₂O₈:1%Eu中掺杂Al³⁺离子,在260nm激发下,基质SrGa₂Ge₂O₈的宽带发射强度明显降低,而Eu³⁺的⁵D₀-⁷F_J的发射强度明显增强,这就说明存在基质能量传递到Eu³⁺的过程,根据计算这种传递过程属于偶极—四偶极传递方式。