Sm3+、Dy3+離子摻雜形貌可控的NaRE(MoO4)2(RE=La,Gd)熒光粉的制備及其發(fā)光性能研究.pdf

1、稀土離子摻雜金屬鉬酸鹽體系因具有優(yōu)異的物理化學(xué)特性、無(wú)毒、無(wú)污染以及較低的聲子能量使得量子產(chǎn)率較高等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)成為發(fā)光產(chǎn)業(yè)中一類(lèi)的重要發(fā)光材料。近年來(lái)，合成形貌規(guī)整、尺寸均一、粒度均勻，以及性能優(yōu)異的鉬酸鹽發(fā)光材料仍是研究的熱點(diǎn)。由于材料的形貌、維度、尺寸受很多因素的影響，如合成方法、初始溶液的pH值、反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)溫度、模板以及添加劑等等。因此，在制備高效的發(fā)光材料的過(guò)程中，合理的控制各個(gè)因素是尤為主要的。本文主要工作是采用溫和的水熱

2、法，在沒(méi)有任何模板、表面活性劑等添加劑的條件下，制備了一系列形貌不同的鉬酸鹽熒光粉，深入探究了不同形貌的形成機(jī)理以及不同的反應(yīng)條件對(duì)產(chǎn)物的形貌和發(fā)光性能的影響。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴采用水熱法在180℃下反應(yīng)12 h制備單分散橢球形NaLa(MoO4)2:Sm3+微粒，且不添加任何模板、有機(jī)試劑等。通過(guò)設(shè)計(jì)的時(shí)間依賴(lài)實(shí)驗(yàn)，提出了一種橢球形可能的形成機(jī)理。研究結(jié)果表明，初始溶液的pH值對(duì)樣品的純度、物相結(jié)構(gòu)以及形貌有很大影響。

3、不同pH值，水熱反應(yīng)時(shí)間以及Sm3+摻雜濃度均對(duì)產(chǎn)物的光學(xué)性能有重要影響。Sm3+的摩爾摻雜濃度為3％時(shí)，樣品的特征發(fā)射峰強(qiáng)度達(dá)到最大值；繼續(xù)增加Sm3+摻雜濃度，發(fā)射峰強(qiáng)度降低，發(fā)生了濃度猝滅效應(yīng)，根據(jù)相關(guān)理論和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算得出 Sm3+猝滅機(jī)理歸結(jié)為電偶極-電偶極相互作用以及Sm3+離子間的4G5/2+6H5/2→6H9/2+6H9/2交叉弛豫過(guò)程。在近紫外光激發(fā)下，所得到的橢球形NaLa(MoO4)2:Sm3+熒光粉發(fā)出強(qiáng)烈的紅光

4、，因此其可能在場(chǎng)發(fā)射裝置，固體照明以及光電子裝置領(lǐng)域中有潛在應(yīng)用價(jià)值。⑵采用無(wú)任何添加劑的水熱法合成了形貌可控的NaGd(MoO4)2:Sm3+晶體。通過(guò)改變初始溶液的pH值實(shí)現(xiàn)了對(duì)樣品形貌的調(diào)控，當(dāng)pH值從3.5增加到7.0，樣品的形貌從截面八面體逐漸演變?yōu)樗姆奖P(pán)、無(wú)夾心四方三明治、梭形，以及最后的不規(guī)則片狀結(jié)構(gòu)。根據(jù)時(shí)間依賴(lài)實(shí)驗(yàn)，提出了一種四方盤(pán)的可能形成機(jī)理。此外還研究了不同形貌的樣品及其 Sm3+摻雜濃度對(duì)樣品發(fā)光性能的影響。當(dāng)

5、 pH=4.5，形貌為四方盤(pán)的樣品呈現(xiàn)出了最強(qiáng)的紅光發(fā)射。⑶采用水熱法合成了Dy3+/Sm3+摻雜NaGd(MoO4)2八面體熒光粉。通過(guò)粉末X射線衍射儀、SEM以及熒光分光光度計(jì)等表征手段，測(cè)得樣品的物相結(jié)構(gòu)、形貌、顆粒尺寸以及發(fā)光性能。當(dāng)pH=5，反應(yīng)時(shí)間為12 h時(shí)，得到了均一的，完美的，單分散性良好的八面體NaGd(MoO4)2:Sm3+, Dy3+晶體顆粒。同時(shí)由一系列的時(shí)間依賴(lài)實(shí)驗(yàn)，提出了八面體的形成機(jī)理。根據(jù) Dy3+離子

6、的發(fā)射光譜，探討了 Dy3+離子濃度對(duì)發(fā)光性質(zhì)的影響，得到了Dy3+離子濃度猝滅的機(jī)理為電偶極-電偶極相互作用。在Dy3+，Sm3+共摻熒光粉的發(fā)射光譜中，同時(shí)出現(xiàn)了Dy3+和Sm3+的特征發(fā)射峰，并且隨著Sm3+離子濃度的增加，Dy3+的發(fā)射強(qiáng)度逐漸降低，而Sm3+的發(fā)射強(qiáng)度逐漸增加。由熒光衰減曲線可知， Dy3+離子的熒光壽命隨 Sm3+的濃度的增加而減小，因此得到 Sm3+，Dy3+共摻熒光粉中的能量傳遞是從Dy3+傳遞給Sm3+

7、。⑷采用微波輔助溶膠-凝膠法合成了類(lèi)球形NaLa(MoO4)2:Sm3+紅色熒光粉。當(dāng)煅燒溫度為700℃以上時(shí)，前驅(qū)體為NaLa(MoO4)2的純相；煅燒溫度為800℃時(shí)，煅燒所得樣品呈類(lèi)球形形貌，粒度均勻，尺寸約為700~800nm；所合成的NaLa(MoO4)2:Sm3+主要的激發(fā)峰位于307nm、364nm、377nm、405nm、469nm處，其中最強(qiáng)的激發(fā)峰位于405nm；發(fā)射光譜主要由571nm、607nm、647nm處的三