BISEu的制备及测试

1、BaAI 2S4:Eu3+的制备及测试指导老师：申连春班级：2007级3班姓名：陈曦、汪小焦、邓剑 学号：、2010年8月28日BaALSxEf的制备及测试摘要:综合性的开设发光材料的合成及测试，全面了解性能及应用前 景关键词：开设综合性实验;制备BaAI2S4:Eu发光粉;测定XRD, PL, DT, DTA科学研究是科学家探索科学问题、发现科学规律的基本活动。学生的 科学探究与科学家所进行的科学探究在本质上是一致的，是指学生用类似 于科学家探索科学问题的方式以获取科学知识与技能，领悟科学思想观念, 学习科学研究方法而进行的各种活动，在综合性实验教学中，学生在亲身 经历和体验科学探究的活动中

2、，可以理解并且实践各种仪器分析方法的原 理及过程，既可获得知识、技能、又能激发学习兴趣，培养动手能力，提 高科学素质。让学生亲自动手合成样品，利用现代化仪器分析测试，使学 生能够以不同智力和认识策略来学习和整合知识，也避免了理论联系实际 的弊端。通过综合性实验培养学生查资料、做实验、测试、写报告、养成 科学的态度，获得科学的方法，逐步形成终身学习的意识和能力。实验目的1，培养动手能力和思考能力，在设计实验，操作实验，结果表征中， 开阔知识面。2, 掌握用溶胶一凝胶法合成胶体及固相法制备SrA1204:Euz/原理。3, 产物表征过程中了解和学会X射线衍射仪，发射光谱，.激发光谱， 差热分析仪和

3、温度控制系统。4, 了解蓝光，红光对发光材料波长的影响。实验原理BaAl2S.:Eu3-是目前使用在日光灯，路标，电视显示屏上使用的发光粉, 制备分二步进行(1)胶体的制备Al (N03)5 9H20(99- 99%), Ba(N03)2 (AR), Eu20s (AR), (NH2)2CS, HNO3 (AR),蒸镭水按摩尔比加入到烧杯中，用稀硝酸慢慢溶解，温度保持在 80 °C,搅拌的过程中硝酸和水不断的蒸发，产物有稀变透明粘稠状液体， 这就叫胶体。(2)高温焙烧1, 制备好的胶体研磨后装入刚玉增锅，放在管式炉中缓慢升温，于 850°C反应5h,在缓慢降温冷却后，取出产

4、物研磨，制得BaAlS：Eu*发光 粉。Ef在高温下替代Ba格位生成发光材料。BaAl2S.(: Ef发光机理的讨论：硫代铝酸做具有发光性能，与合成过程中化合物晶格里产生的结构缺 陷和杂志缺陷有关，由于发光材料基质的热歧化作用出现的结构缺陷所引 起的发光是非激活发光，产生这种发光不需加激活杂质。在高温下向基质 品格中掺入另一种元素的离子或原子时会出现杂质缺陷，有这种缺陷引起 的发光是激活发光，而激活杂质叫激活剂。实际上非常重要的发光材料大 部分是激活型的。这种发光材料中的微量杂质一般都充当发光中心。因此 发光中心的概念是和激活剂相联系的。掺到基质晶格的激活剂价态、在晶 格中的位置、点阵间的位置

5、、激活剂周围的情况、是否有共激活剂，所有 这些决定了发光中心的结构和它的性质。激活发光材料的紫外线能量可以 直接被发光中心吸收（激活剂或杂质吸收），也可以被发光材料的基质所吸 收。第一种情况下吸收或伴有激活剂的电子壳层内的电子向较高能级的跃 迁，或电子与激活剂完全脱离及激活剂跃迁到离化态第二种情况下，基质 吸收能量时，在基质中形成空穴和电子，孔穴可能沿着晶体移动，并被束 捕在各个发光中心上。辐射是由于电子返回到较低能级或电子的离化中心 在结合所致，某些材料的发光只和发光中心内的电子跃迁有关，这种材料 叫做发光材料过度元素和稀土金属离子以及类汞离子是这种发光材料的 激活剂。本实验中Ef是激活剂。

6、Eu"稀土离子在通常情况下产生4f65d- 4f,容许的电偶极宽带跃迁，在BaAl2S.,:Eu3-磷光体中，当275nm紫外光激 发时，产生4f5d跃迁。在4f基态产生的空穴通过热能释放到价带， 与此同时假设E+转换成Ef,产生的空穴通过价带迁移，被Ba'捕获，Ba2+ 转化为Ba3当紫外激发停止后，由于热激发，被B捕获的孔穴又释放 到价带，孔穴在价带中迁移至激发态的Eu邙付近并被Eu，捕获，这样电子 和孔穴进行复合，于是产生了长余辉光。捕获的孔穴脱离陷阱经历以下三 个阶段：（1）捕获的孔穴有热激发通过Ba'*释放到价带；（2）孔穴在价带中 迁移；孔穴与Ef进行复合

7、。因此，Ef的长余辉发光实际上就是孔穴 的产生、转移和复合的过程。位移坐标模型图为位型坐标模型A和B分别是Eu的基态和激发态能级，位于A和B之间的C能级为 陷阱能级。陷阱能级可以是掺入的杂质离子(RE3'),也可以是基质中的一 些其他缺陷如氧空位所产生。C可以捕获电子，当电子受激发从基态到激 发态后，一部分电子跃迁回低能级发光，另一部分通过弛豫过程储存在陷 阱能级C中，当C中的电子吸收能量时，从新回到激发态能级B跃迁回基 态而发光，长余辉时间的长短与存在陷阱能级C中的电子数和吸收的热能 有关。(2)样品在275nm紫外灯激发时发鲜艳的红光，这是因为激活剂Eu3 取代硫代铝酸锁中Ba&#

8、39;位置成为本征的E十发光中心呈现特征的红色发射。如果试验成功，其产物的XRD与热重分析曲线如下图所示。2()304050602曲)Fg 1 XKD patterns of the as-prepared BaAlS4 Eu2 samples cakhed at dfferent temperature/: a 600: b 800; u 100QI(IU9J9(>X5200400 MKI JIM)Fjg 2 Dynam r thermogravinetry( T*G) and differen- tn! tbennaL ana lysis (D TA) of the BaAl S&#

9、171; : Eu2* precursor仪器与药品电磁搅拌器，马福炉，烘箱，ZRY-2P差热分析仪，日本岛津一 6000 型衍射仪，电子天平，RF-5301PC型发射光谱仪和激发光谱仪，Al (N03) 3 9H：0, Ba(NO3)EuO, (NHJ：CS, HN0?均为 GR 试剂。实验操作BaAl$:Eu的制备釆用溶胶凝胶法。1、准确称量放入50mL小烧杯中，向其中加入3mL HNO3溶解完全，备用。2、再准确称量AL (NOs) 39H20, Ba(N0s)2, (NH2)2CS,把三种样品都放在 500mL烧杯中慢慢加入300mL蒸饰水，加入备用的Eu的溶液。3、将转溶液的烧杯放在

10、磁力搅拌器上，开始加电压80V,逐渐增加到 80100V,控制反应温度在100°C以内。此时溶液是透明的。4、反应进行到大约3h之后，烧杯内容也约还剩下70mL时，溶液开 始进入过饱和状态，同时烧杯底部开始出现白色晶体。继续蒸发水分，溶 液逐渐变得粘稠，局部颜色开始变黄(可能是有S的析出)，并有少量的 黄色的烟放出。待水分基本挥发完全时，将烧杯从加热套中拿出，烧杯内 迅速开始发烟。烟的颜色从白色变为黄色，最后又重新变为白色，同时有 大量刺激性气味。我们推断这应该是析出的单质硫。继续讲固体炒干，固 体的颜色也从黄色变为白色粉末。5、将得到的粉末放入研钵中研成粉末，产品此时在275nm激发下并 不发光。6、将粉末放入圮坍中，先在120°C下烘干2h,然后直接转入马弗炉 中，800°C下焙烧2h,缓慢冷却至室温。7、将样品放在275nm紫外灯下激发，发出鲜艳的红色，证明产品制 备成功。样品的表征