Sr2CeO4Eu2+,Mn2+荧光粉发光性能的探究.doc

2011级化学师范学年论文cqwu/jl/jwb/zy084-02 学年论文（课程论文、课程设计）题 目：sr2ceo4:eu2+,mn2+荧光粉发光性能的探究姓 名：喻 小 清 学 号： 2 0 1 1 0 4 0 3 4 0 5 6 专业年级： 2011 级 化 学 师 范 1 班 成 绩： 指导教师（职称）： 讲师 2013年5月261isr2ceo4:eu2+,mn2+荧光粉发光性能的研究摘要：用高温固相反应法制备了掺杂eu2+的sr2ceo4的荧光粉基质，并向基质中加入不用量的mn2+后，用x射线粉末衍射、紫外可吸收光谱和荧光光谱等分析手段研究了荧光体的结构和光致发光性能。结果发现，sr2ceo4发光体的最大激发峰和最大发射峰分别在310nm和485nm左右，为有效的蓝光发射。用eu2+做诱导剂会降低sr2ceo4发光体的发光强度，向sr2ceo4：0.02eu2+基质中加入x=0.010.06mol的mn2+后，荧光粉的发光强度会再次降低。从而得出结论，mn2+不利于sr2ceo4：0.02eu2+荧光体的发光。关键词：sr1.98-xceo4：0.02eu2+，mn2+x；高温固相；发光性质abstract: eu2+, mn2+ doped sr2ceo4 phosphor were prepared by high temperature solid state method, x-ray powder 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 sr2ceo4. 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 引言稀土离子是一种特殊的掺杂中心, 研究其掺杂于发光基质材料中的发光行为具有重要的现实意义 1,2 。danielson 等人3 利用组合化学方法发现了高效的sr2ceo4 蓝色发光材料, 引起了人们的关注 4，6。在sr2ceo4 中铈以ce4+的形式存在，ce4+无4f电子不能跃迁发光。但在室温下该发光体在254nm或365nm的紫外光激发下都能可发出明亮的蓝白色光。在其中掺杂合适的稀土离子和金属离子以寻找新型的发光材料引起了人们的重视。对稀土激活碱土铝酸盐长余辉材料发光机理的研究，从20世纪90年代初至今一直是一个热点课题，目前最有前途的、共掺辅助稀土激活离子的碱土铝酸盐长余辉材料mal2o4：eu2+，re3+（m为碱土金属，re3+为起辅助集火作用的稀土离子）的长余辉发光材料就是一例【7-9】。高温固相法是一种发展最早的合成技术，也是最常用的长余辉材料制备工艺。这种生产工艺相当的成熟，在放映条件控制（尤其是焙烧过程温度制度的设定和反应气氛的选择等）、还原剂的使用、助溶剂的选择、原料配制与混合等方面都已日趋优化。我们已成功地采用该方法在h2气氛中制得了具有长余辉特性的sr2ceo4：0.02eu2+。在此基础上，为了考察mn2+在sr2ceo4：0.02eu2+这种新型发光基质中的发光性能，本文用高温固相反应法制备了掺杂x=0.010.06mol的mn2+的0.005molsr1.98-xceo4：0.02eu2+，mn2+x荧光体。通过x射线粉末衍射、紫外可吸收光谱和荧光光谱等分析手段研究了该荧光体的结构和光致发光性能。2 实验部分2.1 合成将srco3与ceo2按21 物质的量之比配置成0.005mol sr2ceo4的样品，作为第一个样品。将srco3、ceo2和eu2o3按1.98:1:0.02物质的量配置成0.005mol的sr2ceo4：0.02eu2+样品，作为第二个样品。然后将srco3、ceo2、eu2o3和mnco3按照物质的量之比为1.98-x：1:0.02：x配置成0.005mol sr1.98-xceo4：0.02eu2+，mn2+x的样品，其中x=0.010.06。将上面的8个样品分别在玛瑙研钵中充分研磨后装入刚玉坩埚,置于马弗炉,在800预烧3h然后研磨510min, 在1200的h2气氛中灼烧还原4h，然后研磨成细小的粉末，即为最终产品。2.2 测试样品的物相采用采用日本理学d/ max23a 2 型x 射线粉末衍射仪进行测试，用荧光分光光度计(型号为fluorescence spectrophotometer f-7000)，测试样品在室温下的发射光谱和激发光谱。3 结果与分析3.1 xrd分析图1 sr1.98-xceo4：0.02eu2+，mn2+x(x=0.010.06)荧光体的xrd 谱图采用高温固相合成法制备了sr2ceo4基质荧光体，粉体为黄色。掺杂了0.02moleu2+的sr2ceo4荧光体，粉体也为黄色。掺杂0.02moleu2+与x=0.010.06mol mn2+的sr1.98-xceo4:0.02eu2+,mn2+x 的荧光体，粉体为灰色，颜色依次加深，且带金属光泽。sr1.98-xceo4:0.02eu2+,mn2+x 荧光体的xrd谱图如图1所示，经与jcpds 卡片# 50- 0115 对照可知，样品为单相，属正交晶系, a= 6. 118 ，b= 10349 ，c = 3. 597，与文献【10】报道一致。少量的eu2+和mn2+的掺入并没有改变sr2ceo4基质的晶格结构。3.2 发光性能分析图2(a)和图2(b)分别是sr2ceo4基质荧光体的激发和发射光谱。对于未掺杂的sr2ceo4样品，由310nm的波长激发，470nm监控，激发光谱的峰值为290nm和345nm, 属于ce4+ 的电荷迁移带。发射光谱为400 600nm 间的宽带，峰值位于465nm左右，发射光谱形状与激发波长的选择无关，它属于sr2ceo4晶格中ce4+o2-键的ct 跃迁发射。图2sr2ceo4基质荧光体的激发光谱( a ) 和发射光谱( b)图3(a)和图3(b)分别是sr2ceo4:0.02eu2+荧光体的激发和发射光谱。在sr2ceo4中掺杂eu2+离子，样品的发射光谱为ce4+o2-的ct 跃迁宽带谱，sr2ceo4:0.02eu2+荧光体相对于sr2ceo4基质荧光体的激发强度减小了接近10倍。发射光谱在430nm600nm之间出现了多个峰值分别是465nm、490nm、510nm、540nm、555nm、590nm，发光强度呈降低趋势，只在波长等于540nm有一个小幅度的上升。由图可知波长为490nm的发射光强度最大。因此可以得出结论，掺杂eu2+可以使sr2ceo4基质样品的发光从蓝白光调整到白光，而到红光。图3 sr2ceo4：0.02eu2+荧光体的激发和发射光谱图4是掺杂了0.010.06molmn2+的0.005molsr1.98-xceo4:0.02eu2+,mn2+x荧光体。如图4所示，荧光体激发光谱和发射光谱中峰值的横坐标波长并未改变，但荧光体发光强度随着掺杂mn2+浓度增加而下降，其中当mn2+的浓度为0.04mol时激发和发射光谱的强度有小幅度的增加。在该荧光粉中mn2+取代了部分sr2+的二配位体格位，当掺杂的mn2+浓度较低时，mn2+以单个离子的形式存在，随着mn2+浓度的提高，mn2+离子将形成离子对，由于浓度猝灭效应，此时mn2+离子的发光减弱。实验证明，mn2+离子的掺杂不利于sr2ceo4基质荧光体的发光。图4 sr1.98-xceo4：0.02eu2+，mn2+x荧光粉的发射光谱4 结论1.高温固相反应法合成掺杂了eu2+和mn2+的sr2ceo4荧光材料，操作简单方便, 所得产物性能稳定，亮度高。2.随着eu2+的掺杂，基质材料的宽带发射强度逐渐减小，附着在宽带上的eu2+的线谱发射以及峰值位于465nm的线谱发射减小了，发射光谱的峰值点增加了，通过掺杂eu2+可以使蓝白光调整到红白光，从而到红光。3.向荧光粉sr2ceo4:0.02eu2+基质加入不同浓度的mn2+，不利于基质荧光体的发光效果，降低了发光强度。【参考文献】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 phys sin. 2005, 54: 1859( in chinese) 3 danielson e, devenney m, giaquinta d m et al. science. 1998,279:8374 jiang y d, zhang f, summers c j et al. appl . phys . l ett . 1999, 74: 16775 lee y e, norton d p, budai j d et al. appl . phys . lett . 2000 ,77: 6786 fu s l, dai j, ding q k et al. acta phys sin. 2005, 54:2369 7katsumata t,nabae t, sasajime k er al. j cr