Sr2CeO4Eu2+,Mn2+熒光粉發(fā)光性能的探究

1、cqwu/jl/jwb/zy084-02 學(xué)年論文（課程論文、課程設(shè)計(jì)）題 目：sr2ceo4:eu2+,mn2+熒光粉發(fā)光性能的探究姓 名：喻 小 清 學(xué) 號： 2 0 1 1 0 4 0 3 4 0 5 6 專業(yè)年級： 2011 級 化 學(xué) 師 范 1 班 成 績： 指導(dǎo)教師（職稱）： 講師 2013年5月26sr2ceo4:eu2+,mn2+熒光粉發(fā)光性能的研究摘要：用高溫固相反應(yīng)法制備了摻雜eu2+的sr2ceo4的熒光粉基質(zhì)，并向基質(zhì)中加入不用量的mn2+后，用x射線粉末衍射、紫外可吸收光譜和熒光光譜等分析手段研究了熒光體的結(jié)構(gòu)和光致發(fā)光性能。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，sr2ceo4發(fā)光體的最大激發(fā)

2、峰和最大發(fā)射峰分別在310nm和485nm左右，為有效的藍(lán)光發(fā)射。用eu2+做誘導(dǎo)劑會降低sr2ceo4發(fā)光體的發(fā)光強(qiáng)度，向sr2ceo4：0.02eu2+基質(zhì)中加入x=0.010.06mol的mn2+后，熒光粉的發(fā)光強(qiáng)度會再次降低。從而得出結(jié)論，mn2+不利于sr2ceo4：0.02eu2+熒光體的發(fā)光。關(guān)鍵詞：sr1.98-xceo4：0.02eu2+，mn2+x；高溫固相；發(fā)光性質(zhì)abstract: eu2+, mn2+ doped sr2ceo4 phosphor were prepared by high temperature solid state method, x-ray p

3、owder diffraction (xrd), ultraviolet absorption spectrum and fluorescence spectrum were employed to measure the properties of samples, the result shows that the maximum excitation and emission were 310 nm and 485 nm, which emitting blue light. eu2 + doping can reduce the luminous intensity of sr2ceo

4、4. when we introduced mn2+ into sr2ceo4：0.02eu2+, the luminous intensity of fluorescent powder reduced again. to the conclusion, mn2 + is not conducive to sr2ceo4：0.02eu2+ phosphor.key words: sr1.98-xceo4：0.02eu2+，mn2+x；high temperature solid phase ; luminescence properties 1 引言稀土離子是一種特殊的摻雜中心, 研究其摻雜

5、于發(fā)光基質(zhì)材料中的發(fā)光行為具有重要的現(xiàn)實(shí)意義 1,2 。danielson 等人3 利用組合化學(xué)方法發(fā)現(xiàn)了高效的sr2ceo4 藍(lán)色發(fā)光材料, 引起了人們的關(guān)注 4，6。在sr2ceo4 中鈰以ce4+的形式存在，ce4+無4f電子不能躍遷發(fā)光。但在室溫下該發(fā)光體在254nm或365nm的紫外光激發(fā)下都能可發(fā)出明亮的藍(lán)白色光。在其中摻雜合適的稀土離子和金屬離子以尋找新型的發(fā)光材料引起了人們的重視。對稀土激活堿土鋁酸鹽長余輝材料發(fā)光機(jī)理的研究，從20世紀(jì)90年代初至今一直是一個(gè)熱點(diǎn)課題，目前最有前途的、共摻輔助稀土激活離子的堿土鋁酸鹽長余輝材料mal2o4：eu2+，re3+（m為堿土金屬，re

6、3+為起輔助集火作用的稀土離子）的長余輝發(fā)光材料就是一例【7-9】。高溫固相法是一種發(fā)展最早的合成技術(shù)，也是最常用的長余輝材料制備工藝。這種生產(chǎn)工藝相當(dāng)?shù)某墒欤诜庞硹l件控制（尤其是焙燒過程溫度制度的設(shè)定和反應(yīng)氣氛的選擇等）、還原劑的使用、助溶劑的選擇、原料配制與混合等方面都已日趨優(yōu)化。我們已成功地采用該方法在h2氣氛中制得了具有長余輝特性的sr2ceo4：0.02eu2+。在此基礎(chǔ)上，為了考察mn2+在sr2ceo4：0.02eu2+這種新型發(fā)光基質(zhì)中的發(fā)光性能，本文用高溫固相反應(yīng)法制備了摻雜x=0.010.06mol的mn2+的0.005molsr1.98-xceo4：0.02eu2+，m

7、n2+x熒光體。通過x射線粉末衍射、紫外可吸收光譜和熒光光譜等分析手段研究了該熒光體的結(jié)構(gòu)和光致發(fā)光性能。2 實(shí)驗(yàn)部分2.1 合成將srco3與ceo2按21 物質(zhì)的量之比配置成0.005mol sr2ceo4的樣品，作為第一個(gè)樣品。將srco3、ceo2和eu2o3按1.98:1:0.02物質(zhì)的量配置成0.005mol的sr2ceo4：0.02eu2+樣品，作為第二個(gè)樣品。然后將srco3、ceo2、eu2o3和mnco3按照物質(zhì)的量之比為1.98-x：1:0.02：x配置成0.005mol sr1.98-xceo4：0.02eu2+，mn2+x的樣品，其中x=0.010.06。將上面的8個(gè)

8、樣品分別在瑪瑙研缽中充分研磨后裝入剛玉坩堝,置于馬弗爐,在800預(yù)燒3h然后研磨510min, 在1200的h2氣氛中灼燒還原4h，然后研磨成細(xì)小的粉末，即為最終產(chǎn)品。2.2 測試樣品的物相采用采用日本理學(xué)d/ max23a 2 型x 射線粉末衍射儀進(jìn)行測試，用熒光分光光度計(jì)(型號為fluorescence spectrophotometer f-7000)，測試樣品在室溫下的發(fā)射光譜和激發(fā)光譜。3 結(jié)果與分析3.1 xrd分析圖1 sr1.98-xceo4：0.02eu2+，mn2+x(x=0.010.06)熒光體的xrd 譜圖采用高溫固相合成法制備了sr2ceo4基質(zhì)熒光體，粉體為黃色。摻

9、雜了0.02moleu2+的sr2ceo4熒光體，粉體也為黃色。摻雜0.02moleu2+與x=0.010.06mol mn2+的sr1.98-xceo4:0.02eu2+,mn2+x 的熒光體，粉體為灰色，顏色依次加深，且?guī)Ы饘俟鉂伞r1.98-xceo4:0.02eu2+,mn2+x 熒光體的xrd譜圖如圖1所示，經(jīng)與jcpds 卡片# 50- 0115 對照可知，樣品為單相，屬正交晶系, a= 6. 118 ，b= 10349 ，c = 3. 597，與文獻(xiàn)【10】報(bào)道一致。少量的eu2+和mn2+的摻入并沒有改變sr2ceo4基質(zhì)的晶格結(jié)構(gòu)。3.2 發(fā)光性能分析圖2(a)和圖2(b)

10、分別是sr2ceo4基質(zhì)熒光體的激發(fā)和發(fā)射光譜。對于未摻雜的sr2ceo4樣品，由310nm的波長激發(fā)，470nm監(jiān)控，激發(fā)光譜的峰值為290nm和345nm, 屬于ce4+ 的電荷遷移帶。發(fā)射光譜為400 600nm 間的寬帶，峰值位于465nm左右，發(fā)射光譜形狀與激發(fā)波長的選擇無關(guān)，它屬于sr2ceo4晶格中ce4+o2-鍵的ct 躍遷發(fā)射。圖2sr2ceo4基質(zhì)熒光體的激發(fā)光譜( a ) 和發(fā)射光譜( b)圖3(a)和圖3(b)分別是sr2ceo4:0.02eu2+熒光體的激發(fā)和發(fā)射光譜。在sr2ceo4中摻雜eu2+離子，樣品的發(fā)射光譜為ce4+o2-的ct 躍遷寬帶譜，sr2ceo4

11、:0.02eu2+熒光體相對于sr2ceo4基質(zhì)熒光體的激發(fā)強(qiáng)度減小了接近10倍。發(fā)射光譜在430nm600nm之間出現(xiàn)了多個(gè)峰值分別是465nm、490nm、510nm、540nm、555nm、590nm，發(fā)光強(qiáng)度呈降低趨勢，只在波長等于540nm有一個(gè)小幅度的上升。由圖可知波長為490nm的發(fā)射光強(qiáng)度最大。因此可以得出結(jié)論，摻雜eu2+可以使sr2ceo4基質(zhì)樣品的發(fā)光從藍(lán)白光調(diào)整到白光，而到紅光。圖3 sr2ceo4：0.02eu2+熒光體的激發(fā)和發(fā)射光譜圖4是摻雜了0.010.06molmn2+的0.005molsr1.98-xceo4:0.02eu2+,mn2+x熒光體。如圖4所示，

12、熒光體激發(fā)光譜和發(fā)射光譜中峰值的橫坐標(biāo)波長并未改變，但熒光體發(fā)光強(qiáng)度隨著摻雜mn2+濃度增加而下降，其中當(dāng)mn2+的濃度為0.04mol時(shí)激發(fā)和發(fā)射光譜的強(qiáng)度有小幅度的增加。在該熒光粉中mn2+取代了部分sr2+的二配位體格位，當(dāng)摻雜的mn2+濃度較低時(shí)，mn2+以單個(gè)離子的形式存在，隨著mn2+濃度的提高，mn2+離子將形成離子對，由于濃度猝滅效應(yīng)，此時(shí)mn2+離子的發(fā)光減弱。實(shí)驗(yàn)證明，mn2+離子的摻雜不利于sr2ceo4基質(zhì)熒光體的發(fā)光。圖4 sr1.98-xceo4：0.02eu2+，mn2+x熒光粉的發(fā)射光譜4 結(jié)論1.高溫固相反應(yīng)法合成摻雜了eu2+和mn2+的sr2ceo4熒光材

13、料，操作簡單方便, 所得產(chǎn)物性能穩(wěn)定，亮度高。2.隨著eu2+的摻雜，基質(zhì)材料的寬帶發(fā)射強(qiáng)度逐漸減小，附著在寬帶上的eu2+的線譜發(fā)射以及峰值位于465nm的線譜發(fā)射減小了，發(fā)射光譜的峰值點(diǎn)增加了，通過摻雜eu2+可以使藍(lán)白光調(diào)整到紅白光，從而到紅光。3.向熒光粉sr2ceo4:0.02eu2+基質(zhì)加入不同濃度的mn2+，不利于基質(zhì)熒光體的發(fā)光效果，降低了發(fā)光強(qiáng)度?！緟⒖嘉墨I(xiàn)】1 yang x j, shi c s, xu x l. acta phys sin. 2002, 51:2871 ( in cinese) 2 xin x s, zhou b b, l s c et al. acta

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