sr1-xeusmoo4紅色熒光粉的制備及性能研究

sr1-xeusmoo4紅色熒光粉的制備及性能研究

自1997年頒布第一部光白燈以來，它對壽命長、節(jié)能、綠色環(huán)保等顯著優(yōu)勢得到了越來越多的關(guān)注和研究。目前，實(shí)現(xiàn)白色光束的技術(shù)可分為三種類型。首先，將紅、綠、藍(lán)三種色調(diào)模塊安裝在一起，使光傳播。然而，由于不同的預(yù)算器隨著溫度的增加而在光度變化很大，因此有很大的差異。因此，白色混合光的坐標(biāo)軌跡是藍(lán)色的市政芯片用黃色開發(fā)的熒光粉，并將藍(lán)色和黃色光作為藍(lán)色。由于光帶中沒有紅色光譜成分，光源的顯著性指數(shù)較低。第三，用近紫外芯片生產(chǎn)的近紫外能量逆光粉被稱為近紫外芯片。對于近紫外植物附近的y208s紅粉素：eu3+，由于紫外激發(fā)的壽命短、不穩(wěn)定。相比，藍(lán)粉和綠粉效率低的問題。目前，由于靠近外光和藍(lán)色導(dǎo)光粉的有效激發(fā)，尤其是紅色導(dǎo)光粉，因此，需要近紫外和藍(lán)分光的有效激發(fā)成為應(yīng)用于白色光束應(yīng)用的重要步驟。稀土粉鈉光材料具有良好的穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性，是一種較好的發(fā)光材料，但關(guān)于稀土粉鈉光材料的研究報(bào)道很少。傳統(tǒng)制備紅色熒光粉的方法是固相高溫?zé)Y(jié),但是這對晶體的形貌和性能等都有一定影響.所以,對紅色熒光粉制備方法改進(jìn)的研究引起人們關(guān)注.由于溶膠-凝膠法具有產(chǎn)物均勻性好、純度高、合成溫度低等優(yōu)點(diǎn),故在熒光材料的制備中得到廣泛的應(yīng)用.本文采用溶膠-凝膠燃燒法制備了白光LED用的紅色熒光粉Sr1-xEuxMoO4,討論了初始燃燒溫度,燃燒劑尿素的用量,以及Eu3+摻雜濃度對其發(fā)光性能的影響.實(shí)驗(yàn)所需溫度比傳統(tǒng)高溫固相溫度低,反應(yīng)時(shí)間短,得到的顆粒粒徑小,發(fā)光性能較好.1實(shí)驗(yàn)部分1.1o-nh3o-a.r5.實(shí)驗(yàn)主要藥品:Eu2O3(99.9%)、HNO3(A.R)、(NH4)6Mo7O24·4H2O(A.R)、無水乙醇(A.R)、SrCO3(A.R)、檸檬酸(A.R)、EDTA(A.R)、CO(NH2)2(A.R).1.2晶體物相分析所得產(chǎn)物的性能表征:使用TGS-2熱重分析儀(PE,美國)對溶膠-凝膠法制備的前驅(qū)體進(jìn)行熱重分析;BrukerD8X-射線衍射儀(Bruker,德國)對燃燒后的產(chǎn)物進(jìn)行晶體物相分析;PekinElmerLs-55型熒光光譜儀(PE,美國)測量了粉體的激發(fā)和發(fā)射光譜;FEITecnaiG20透射電子顯微鏡(FEI,荷蘭)觀測了燃燒后粒子的大小和形貌.1.3前驅(qū)體及其制備按化學(xué)計(jì)量比稱取Eu2O3、SrCO3和(NH4)6Mo7O24·4H2O,用濃度較高的硝酸(60%～68%)溶解,另稱適當(dāng)配比的EDTA和CA溶解在適量無水乙醇中,最后將兩溶解液在燒杯中混合,超聲分散15min混合均勻形成溶膠.在溶膠中加入CO(NH2)2置于80℃恒溫水浴磁力攪拌加熱數(shù)小時(shí)得到濕凝膠,在50℃老化24h,變?yōu)楦赡z即為前驅(qū)體.再轉(zhuǎn)移至已預(yù)先升溫的馬弗爐中.隨著反應(yīng)的進(jìn)行,可觀察到凝膠迅速膨脹、燃燒并伴隨大量氨氣放出.整個(gè)過程5min內(nèi)完成.待冷卻后,可觀察到產(chǎn)物呈乳白色,疏松多孔,稍加研磨,即可成顆粒均勻的白色細(xì)粉末.2結(jié)果與討論2.1tg曲線的形成圖1分別為干凝膠(圖1a)和(NH4)6Mo7O24·4H2O(圖1b)在靜態(tài)空氣下以10℃/min升溫速率的TG-DTG曲線.圖1a結(jié)果表明干凝膠總失重約為17.03%;100℃左右失重5%左右為有機(jī)小分子及水的脫去;300～650℃為脫水和脫氨過程;650℃以上時(shí),TG曲線形成平臺,此時(shí)干凝膠分解完全,晶體開始形成,與文中圖2的XRD圖譜相吻合;為了說明和驗(yàn)證經(jīng)過溶膠-凝膠反應(yīng)后形成的干凝膠,究竟是中間化合物(前驅(qū)體)還是混合物,筆者做了(NH4)6Mo7O24·4H2O的熱重分析.由圖1b分析,前2個(gè)臺階在380℃和500℃對應(yīng)于氨和水脫去,第3個(gè)臺階在550～580℃是MoO3的形成,其失重理論計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)值相當(dāng)吻合.3個(gè)失重臺階分別對應(yīng)于如下3個(gè)反應(yīng):5(NH4)6Mo7O24·4H2O(s)=7(NH4)4Mo5O17(s)+2NH3(g)+21H2O(g),4(NH4)4Mo5O17(s)=5(NH4)2Mo4O13(s)+6NH3(g)+3H2O(g),(NH4)2Mo4O13(s)=4MoO3(s)+2NH3(g)+H2O(g).比較圖1a和圖1b,溶膠-凝膠反應(yīng)后形成了中間化合物即前驅(qū)體,至于其組成和結(jié)構(gòu)有待進(jìn)一步研究.2.2srmoo4生成SrMoO4屬于白鎢礦晶型,擁有I41/a空間族群的四方晶系,晶胞參數(shù)為a=0.5394nm,c=1.201nm,V=0.34964nm3.圖2為溶膠-凝膠燃燒法合成Sr1-xEuxMoO4的XRD圖譜.經(jīng)與JCPDS卡片對照分析,Sr1-xEuxMoO4主峰位置與JCPDS85-0809相一致.尤其在2θ=18.0°,27.7°,29.7°,33.2°,45.1°,47.6°,51.5°,56.0°,57.2°的特征衍射峰,分別對應(yīng)其晶面(101)、(112)、(004)、(200)、(204)、(220)、(116)、(312)、(107).結(jié)果說明目標(biāo)產(chǎn)物是一個(gè)白鎢礦結(jié)構(gòu)的單相SrMoO4.稀土離子Eu3+對樣品XRD晶相影響不大.圖2中所示在550℃時(shí)樣品XRD特征衍射峰較弱,晶相開始形成;在750℃時(shí)衍射峰強(qiáng)度達(dá)到最大,說明此時(shí)晶型形成較完全.因此,確定750℃是最佳初始燃燒溫度.2.3eu3+7f2發(fā)射光譜圖3為Sr1-xEuxMoO4的激發(fā)發(fā)射光譜.由圖3可知其激發(fā)光譜由300～500nm寬激發(fā)帶組成,2個(gè)最強(qiáng)激發(fā)峰分別位于395nm(7F0→5L6)和464nm(7F0→5D2)處.發(fā)射光譜在570～720nm主要是Eu3+的5D0→7FJ躍遷造成的,主發(fā)射峰為591nm、614nm處的2個(gè)峰組成,其分別對應(yīng)于Eu3+的5D0→7F1、5D0→7F2能級躍遷,屬于Eu3+離子的2個(gè)特征發(fā)射,而其中又以電偶極躍遷5D0→7F2的光譜強(qiáng)度最強(qiáng).原因是Eu3+的位置上缺少反轉(zhuǎn)對稱和破壞了宇稱選擇定則引起的,它比7F1的躍遷要強(qiáng)得多.Eu3+在晶體中占據(jù)非對稱中心的格位,導(dǎo)致5D0→7F2變成電偶極允許的躍遷,發(fā)出波長為616nm幾乎為純紅色的光.2.4初始燃燒溫度對產(chǎn)品發(fā)射性能的影響由圖3可知,該熒光粉的2個(gè)主激發(fā)峰在464nm和395nm,但395nm處相對較弱.所以選取464nm作激發(fā),得到不同溫度下制備的樣品的發(fā)射圖譜.從圖4比較顯示,在初始溫度750℃得到的樣品發(fā)射最強(qiáng),發(fā)光性能較好.對應(yīng)于圖2中750℃時(shí)樣品晶型形成比較完整一致.對照顆粒TEM圖片也可說明粒子的形成與初始燃燒溫度有關(guān),因此發(fā)光強(qiáng)度受溫度影響.2.5不同燃燒劑對市場光譜分析的影響在相同的初始溫度750℃下,選擇不同量的尿素作燃燒劑.用燃燒法合成該樣品,在相同測試條件下,比較在464nm處激發(fā)得到616nm處的紅光發(fā)射峰強(qiáng)度.由圖5可知尿素的最佳用量為原料1.8倍.2.6eu3+摩爾濃度對熒光光催化反應(yīng)的影響發(fā)光材料是由基質(zhì)和激活劑共同構(gòu)成的,激活劑是材料的發(fā)光中心.因此,研究激活劑Eu3+的濃度對發(fā)光性能影響比較重要.從圖6可知在0.10～0.25范圍內(nèi),隨著樣品中Eu3+濃度逐漸增加,在616nm處發(fā)光強(qiáng)度也逐漸增強(qiáng).但是當(dāng)Eu3+摩爾濃度超過0.25后,其相對強(qiáng)度反而呈下降趨勢.這主要是由于Eu3+在熒光粉中起激活劑的作用,隨著基質(zhì)中Eu3+濃度增大,發(fā)光中心的數(shù)目也相應(yīng)增加,使發(fā)光強(qiáng)度得到提高;但是當(dāng)Eu3+濃度超過一定數(shù)值時(shí),發(fā)光中心間的作用增強(qiáng)會導(dǎo)致產(chǎn)生濃度淬滅效應(yīng),使發(fā)光強(qiáng)度和發(fā)光效率下降.本實(shí)驗(yàn)確定Eu3+的最佳用量為x=0.25.2.7反應(yīng)溫度對顆粒形成的影響從圖7中可看出,隨著溫度的升高,顆粒粒徑增大.在550℃溫度相對較低時(shí),樣品顆粒還沒有形成;在750℃,顆粒較為規(guī)則均勻.但當(dāng)溫度升到850℃時(shí),樣品顆粒形貌較差,因?yàn)楦邷厥诡w粒發(fā)生團(tuán)聚,粒徑增大且分布不均勻.3熒光性能和合成(1)溶膠-凝膠燃燒合成的Sr1-xEuxMoO4紅色熒光粉的激發(fā)范圍在330～500nm,