Eu的制备及性能研究

1、Eu的制备及性能研究摘要：通过固相法合成含有不同离子浓度的红色荧光粉CaTiO31-x/2AlO2x：Eu。XRD分析说明：当离子掺杂浓度低于30%时，CaTiO31-x/2AlO2x：Eu与CaTiO3具有相似的钙钛矿结构；此外，离子的固溶导致该荧光粉在617nm处的荧光发射强度得到了极大地增强。实验说明：是该荧光粉具有最强荧光发射强度的掺杂浓度为20mol%。更重要的是荧光粉CaTiO30.89AlO20.22：Eu不但可以被GaN基NUV395400nmLED激发，而且还能被GaN-LED465nm有效激发。实验说明：CaTiO30.89AlO20.22：Eu是一种性能优越的制备三基色L

2、ED的红色荧光粉。关键词：红色荧光粉CaTiO31-x/2AlO2x：Eu固溶体离子浓度荧光强度中图分类号：O48文献标识码：A文章编号：1672-3791202108b-0189-04Abstract：PhosphorsCaTiO31-x/2AlO2x：Euwithdifferentcontentofaluminateionsweresynthesizedviasolid-statereactionmethod.TheXRDpatternsshowthatcomparedwithphosphorCaTiO3：Eu，thestructuresofphosphorsCaTiO31-x/2AlO2

3、x：Euarestillnotchangedwhentheconcentrationofionslessthan30mol%.Inaddition，sincetheintroductionofaluminateions，thePLemission617nmissignificantlyenhancedwhenexcitedby398nmand467nm.TheoptimalconcentrationofaluminateionsforgainingthestrongestPLemissionintensityofphosphorCaTiO3：Euisabout20mol%.Resultsdem

4、onstratedthatthephosphorCaTiO30.89AlO20.22：EunotonlycanbeverysuitableforcommercialGaN-basedNUV395-400nmLEDbutalsocanbewellmatchedwithGaN-LED465nmWd=30nm，showingthatthephosphorCaTiO30.89AlO20.22：Euisoneofthemostpromisingred-emittingphosphorsinmakingtricolorphosphorconvertedWhite-LEDs.KeyWords：Redphos

5、phors；CaTiO31-x/2AlO2x：Eu；Solidsolution；concentration；Photoluminescenceintensity近年來，由于诸如高的发光效率、较高的显色指数、低的能耗、长寿命以及环境友好等特性1-2，白光LED吸引了越来越多的关注。LED被认为是一种极具前景，可取代白炽灯以及荧光灯的下一代固体光源。在这些产品中，白光LED以其较高的显色指数以及可变的色温成为最受关注的产品形式。而传统的用于制作三基色白光LED的荧光粉是蓝色荧光粉BaMgAl10O17：Eu2+、绿色荧光粉ZnS：Cu+，Al3+和红色荧光粉Y2O2S：Eu3+【3】。然而，红色荧

6、光粉较低的发光效率严重制约了产品的色温和显色性能【4】。因此，目前开展白光LED的关键在于开发高效并且环境友好的红色荧光粉。在过去的几十年，钙钛矿型化合物MTiO3M=Ca或Sr因其较高的荧光效率、环境友好以及良好的化学稳定性而得到了广泛的关注。近来的实验研究也说明：CaTiO3：Eu3+是一种极具前景并可用于制作白光LED的红色荧光粉。同时，为了得到性能更优的红色荧光粉，许多的实验研究致力于提升荧光粉CaTiO3：Eu3+的发光效率。然而，大多数的实验研究集中于对体系中阳离子取代，比方用Mn2+，Al3+，Bi+，Zn2+，Sr2+以及Li+离子5-10局部地取代Ca2+离子。很少有人去尝试

7、基质固溶体的研究。据我们所知，鲜有对红色荧光粉CaTiO31-x/2AlO2x：Eu的研究。在本文中，我们通过固相合成的方法得到了红色荧光粉CaTiO31-x/2AlO2x：Eu并对其性能进行了研究分析。1实验局部在本文中，CaNO32·4H2OA.R.、AlNO33·9H2OA.R.、Eu2O3纯度>99.99%、TiOC4H94A.R.、氨水A.R.以及无水乙醇A.R.作为制备红色荧光粉CaTiO31-x/2AlO2x：Eu的原材料，其中无水乙醇作为溶剂。一系列的红色荧光粉CaTiO31-x/2AlO2x：Eu被通过固相合成的方法制备出来，Eu3+离子的浓度固定为

8、0.06mol%。首先通过共沉淀的方法制备得到混合物，进一步在1200下烧结4h得到试验样品。此外，产物的结构由粉末X射线衍射仪XRD，D8Advance，Bruker，Germany进行分析；产物的光学性能通过日立F-7000荧光分光光度计进行分析，该设备的激发光由150W氙灯作为激发光源提供。以上所有测试均在室温条件下进行。endprint2结果与讨论图1为荧光粉样品CaTiO31-x/2AlO2x：Eu的XRD图谱。从图中可以看出粉末样品的衍射峰与JCPDS卡片86-1393所对应的CaTiO3的衍射峰能很好的吻合。图谱中出现一个较小的杂质峰，该杂质峰对应于TiO2JCPDS：77-04

9、40。结果说明：少量的CaAlO22固溶于CaTiO3基质中，使得物质的晶格结构发生畸变，但没有导致物质的结构发生根本改变。图2中分别为红色荧光粉CaTiO3：Eu和CaTiO30.89AlO20.22：Eu激发光谱以及发射光谱图。样品的激发光谱是在发射光617nm的监测下测得的。结果说明：两样品的激发光谱除了相对吸收强度不同外，具有相似的激发光谱形状，且激发光分布于350500nm范围内。这些特征峰是由Eu3+的4f-4f电子跃迁引起的，363，379，398，417和467nm处的特征峰分别对应于7F05D4，7F05L7，7F05L6，7F05D3和7F05D2电子跃迁11。很明显，样品

10、最强的激发峰位于398nm处，这能很好地与GaN基NUV395400nmLED进行良好的匹配。在398nm光的激发下，两样品的荧光发射光谱具有相似的光谱形状，发射峰分别位于595nm及617nm处，但固溶体样品的荧光发射强度要远强于未经固溶处理的样品。样品位于617nm和595nm处的发射特征峰分别对应于Eu3+离子的5D07F2和5D07F1电子跃迁。5D07F1和5D07F2分别属于磁偶离子跃迁和电偶离子跃迁，而电偶极子跃迁受Eu3+离子周边环境的影响很大。当Eu3+离子占据基质晶格中的较低对称位时，电偶极子跃迁5D07F2可被极大地增强。由于Al3+0.535和Ti4+0.605离子半径

11、的差异，当局部取代离子时，样品的基质晶格产生畸变降低了基质晶格的对称度12。因此，增加了Eu3+离子占据低对称位置的几率。正如图2所示：由于基体中引入离子，固溶体样品的荧光发射强度得到了极大地增强。为进一步研究离子对荧光粉荧光发射效率的影响，一系列具有不同离子浓度的红色荧光粉CaTiO31-x/2AlO2x：Eu被通过固相合成的方法制备得到。这些样品的荧光发射光谱图分别展现在图3和图4中。如图3所示，在398nm激发光的激发下，荧光粉样品在617nm处的荧光发射强度随离子掺杂浓度的升高而增强；当离子浓度超过20mol%时，荧光粉样品的荧光发射强度开始减弱。结果说明：当离子掺杂浓度为20mol%

12、时，荧光粉样品具有最强的荧光发射强度。此时，荧光粉CaTiO30.89AlO20.22：Eu在617nm处的荧光发射强度是荧光粉CaTiO3：Eu的4.19倍。结论证明：在荧光粉CaTiO3：Eu的基体中引入离子，荧光粉CaTiO3：Eu的荧光发射强度可得到较为明显的增强。红色荧光粉CaTiO31-x/2AlO2x：Eu与NUV，395400nmGaN-LED的良好匹配显示了红色荧光粉CaTiO31-x/2AlO2x：Eu在制作白光LED方面的美好前景。在467nm激发光的激发下，红色荧光粉CaTiO31-x/2AlO2x：Eu的荧光发射光谱如图4所示。与在398nm激发光激发下相比，样品的两

13、种荧光发射光谱具有相似的荧光发射光谱图形，但两者的相对荧光强度有较大的差距。引入离子的引入，荧光粉CaTiO3：Eu的荧光发射强度得到增强。开始，荧光粉CaTiO31-x/2AlO2x：Eu的荧光发射强随离子的升高而增强；当离子掺杂浓度增加到30mol%时，荧光粉CaTiO31-x/2AlO2x：Eu荧光发射强度开始减弱。实验说明：是样品的荧光发射强度到达最强时的离子浓度为20mol%，此时荧光粉CaTiO30.89AlO20.22：Eu的荧光发射强度是荧光粉CaTiO3：Eu荧光发射强度的3.08倍。实验结果说明：红色荧光粉CaTiO31-x/2AlO2x：Eu不仅可以与GaN基NUV395

14、400nmLED良好匹配，而且还能被GaN-LED465nm有效激发。这一优越的性能显示了该荧光粉在制作LED方面的巨大潜力。3结语一系列的红色荧光粉被通过固相合成的方法制备得到。由于离子的引入，荧光粉CaTiO31-x/2AlO2x：Eu的荧光发射强度得到了增强。在398nm和467nm激发光的激发下，荧光粉CaTiO30.89AlO20.22：Eu617nm處的荧光发射强度分别为荧光粉CaTiO3：Eu4.19和3.08倍。实验结果说明：荧光粉CaTiO30.89AlO20.22：Eu可以与GaN基NUV395400nmLED和GaN-LED465nm进行良好的匹配。这一优越的性能显示了其

15、在制作白光LED方面极具潜力。参考文献【1】SunWT，GuYX，ZhangQH，etal.CaTiO3：Eu3+layerscoatedSiO2particles：Core-shellstructuredredphosphorsfornear-UVwhiteLEDsJ.JournalofAlloysandCompounds，2021，493：561-564.【2】ZengPJ，YuLP，QiuZX，etal.SignificantenhancementofluminescenceintensityofCaTiO3：Eu3+redphosphorpreparedbysolgelmethodan

16、dco-dopedwithBi3+andMg2+J.JournalofSol-GelScienceandTechnology，2021，64：315-323.【3】KimGH，LeeSJ，KimYJ.TheEvolutionoftheOpticalSpectraofM，MTiO3：Pr3+M，M'：Ca2+，Zn2+，Sr2+PhosphorsJ.ECSTransactions，2021，41：57-62.【4】KimGH，LeeSJ，KimYJ.TheeffectsofzinconthestructuralandluminescentpropertiesofCa1-xZnxTiO3：Pr3+phosphorsJ.OpticalMaterials，2021，34：1860-1864.【5】WuYB，SunZ，RuanKB，etal.EnhancingphotoluminescencewithLi-dopedCaTiO3：Eu3+redphosphorspreparedbysolidstatesynthesisJ.JournalofLu