微-納米MY-,2-S-,4-（M=Ca，Sr，Ba）紅色熒光粉的合成及表征.pdf

1、堿土-稀土三元硫化物MRE2S4(M=Ca，Sr，Ba；RE=La,Y)在2.3～3.6eV范圍內(nèi)具有帶隙，是一種適合的發(fā)光材料基質(zhì)。其中，SrY2S4：Eu2+的激發(fā)光譜從紫外區(qū)延伸到可見光區(qū)(250～550nm)，并在主峰值630nm處有寬帶發(fā)射，這具有與CaS：Eu2+極其相似的發(fā)光性質(zhì)。另外，MRE2S4具有良好的熱穩(wěn)定性、機械強度和紅外透射等性能，制成的陶瓷材料是新型的紅外窗口材料，而CaS在空氣中易潮解并放出H2S氣體。因此

2、，合成SrY2S4：Eu2+熒光粉有重要的理論意義和應(yīng)用價值，有望替代CaS：Eu2+紅色熒光粉應(yīng)用于農(nóng)用太陽能轉(zhuǎn)換、LED、LE器件等方面。 用高溫固相法在H2S氣氛條件下合成SrY2S4：Eu2+需要反應(yīng)3～4天，這與熒光粉的實際應(yīng)用尚有距離。用助熔劑高溫固相法SrY2S4：Eu2+的最佳合成條件同樣需要1300℃反應(yīng)8小時。具有應(yīng)用前景的合成方法應(yīng)該具備兩個基本的條件：其一，合成溫度較低；其二，反應(yīng)時間較短。因此，三元硫化

3、物SrY2S4的最優(yōu)化合成工藝是亟待解決的科技問題。用碳酸鹽、金屬醇鹽、金屬硫醇鹽前驅(qū)體己經(jīng)合成出超細的MRE2S4材料，但納米MRE2S4材料未曾報道。本論文主要從合成方法學(xué)角度研究超微/納米SrY2S4：Eu2+熒光粉，并探討了Er3+在SrY2S4基質(zhì)中的發(fā)光現(xiàn)象。 1.碳酸鹽前驅(qū)體和CS2硫化制備超微SrY2S4：Eu2+紅色熒光粉以Sr2+、Y3+和Eu3+的混合硝酸鹽溶液為陽離子溶液，以(NH4)2CO3為沉淀劑，共

4、沉淀法制備了碳酸鹽前驅(qū)體，TG-DSC分析結(jié)果表明隨著(NH4)2CO3濃度的升高，前驅(qū)體組成由堿式碳酸鹽向正鹽轉(zhuǎn)變。以CS2為硫化劑，高溫煅燒前驅(qū)體合成了SrY2S4：Eu2+紅色熒光粉。XRD表明前驅(qū)體經(jīng)800℃處理得到純相SrY2S4。在[Sr(NO3)2+Eu(NO3)3]：[Y(NO3)3]：[(NH4)2CO3]=0.25M：0.50M：2.00M條件下制備前驅(qū)體、然后1050℃煅燒4h所得熒光粉的發(fā)光強度最大、粒徑小于1μ

5、m，粒子形貌呈橢球。Eu2+在SrY2S4基質(zhì)中的最佳摻雜摩爾分數(shù)是0.6％。 2.Sr1-xMxY2S4：Eu2+(M=Ca，Ba)的紅色發(fā)光性質(zhì)通過改變發(fā)光材料基質(zhì)以改變SrY2S4：Eu2+的熒光性質(zhì)，隨Ba2+摩爾分數(shù)增加，Sr1-xBaxY2S4：Eu2+(0≤x≤1)的發(fā)射峰值從630nm移動到600nm，而微量Ca2+的摻入對SrY2S4：Eu2+發(fā)光強度產(chǎn)生負面影響。 3.凝膠—燃燒法和CS2硫化合成納米

6、SrY2S4：Er3+,Eu2+紅色熒光粉用金屬硝酸鹽和NH2CH2COOH溶液為前驅(qū)體，用凝膠—燃燒法制備的前驅(qū)體粉末和以CS2為硫化劑首次合成SrY2S4：Er3+熒光粉納米粒子。SEM觀察到合成的SrY2S4：Er3+紅色熒光粉平均粒徑大約為20nm。XRD表征合成的熒光粉結(jié)構(gòu)是同屬于CaFe2O4結(jié)構(gòu)系列的SrY2S4和SrEr2S4的固溶體。首次報道Er3+在SrY2S4基質(zhì)中的發(fā)光。最強窄帶發(fā)射主峰值672nm，較弱發(fā)射主峰

7、值分別為535nm、555nm、822nm，是Er3+的4f→4f躍遷發(fā)射。Er3+在SrY2S4：Er3+中的最佳固溶摩爾分數(shù)是12％。Eu2+能夠有效地敏化Er3+發(fā)光，并在Sr(Y0.88Er0.12)2S4中的最佳摻雜摩爾分數(shù)是0.5％，能使Er3+發(fā)光強度增強15倍。 4.Sr1-xMxY2S4：Er3+,Eu2+(M=Ca，Ba)紅色發(fā)光性質(zhì)在Sr1-xBaxY2S4：Er3+,Eu2+固溶體系中，隨Ba2+摩爾分數(shù)