稀土发光材料的制备与检测方法

1、稀土发光材料的制备与检测方法享实輕所用药品骑称*现度及供应商如表冬1月“丘表2-1化孚试和一酸表Tahie2-1Listofclicnuc«lieago.it$编号纯度厂商1氧化铸(EujOR分析纯Si.gma-AldrichT-购酸(HBCh)井靳纯圖药集团化学试列有限畠司3鸭酸按(NHQjJVj*Chi5H,0)分析纯胃药集团化学试嗣有限公司4拧稼酸(CjH.6)分析纯国药集团化学试剂有限公司5乙一冲XGHdCh)井析純国药集团化学试利有限公司6WftWVOs)分析盹国药集团化学试列百限公司7ll化仇(Gd6)分靳纯SLgma-Al±-iclig硝做HNO0分析纯国药集

2、团化学试剂有限舍司9乙二戕四乙恼(EDTA)(CwHuNjOi)分新纯国药集团化学试列有限公司10无水乙怖(6H&0)曲析純鬧药集团化学试刑河陨公司11厶KEIS(CHjCCIONH4)分析纯国药集团代学试剂肯限公诃12迓朋(NHrHQ)廿析纯国茄集团化学试剂有限公司13氧祀蒯3疋1)分析純SigmaAl±_ich2.2实验仪器装蒼本实骏中销离子Eu"掺朵GcUBMOh样品、EU3BWO9样胡和销离子Eu"掺朵LaWO。样品的制备所用到的丈验设备如表2-2所示.表2-2仪番武辰一览表Table2-2IiistnjiuentList序号仪器名称1玛瑙研钵2电

3、子天平(粽确$0.0001g)3高沮和式陀附炉(01500-C)4电热干燥轲5塔堰、玮埸钳、耐高温手套G加热磁力搅拌器、磁力转子7烧杯、玻璃林2.3样品制备(1)本实強中馆离子El?魅杂GtkBMOu佯胡足用离涅圃相法制备的，具体的操作步骤如下:1原料称取任称圮的应将电于犬平预然5-10分钟，宜到面板显示数字跡动棉定时卸开始称彳.按化学计量比分别称収氧化tlGd3O3.硼酸HB03、氣化鸭WO3氣化馆Eu2O3零原料，并尽昼保持称虽过程中周隔环境的一致性°2) 眼料研熔混育将步霖1)屮L1称虽:好的各煤料直入吗瑙研体屮研磨并混合均匀，并在研磨的过保中加入适殳的|Ai崩或者无水乙醇，加

4、入丙AH或者无水乙醉的口的是甘少愎料在研磨过程中的损失，而且可以使原料能够充分的混合均匀.研腭时何30分钟左右.研曆完后用吹风机将丙側或者无水乙醇吹干并收集混合料.3混介料烧结将混合研磨均匀的廉料亘髙温炉中进行笫次烧结，缓慢升温至700弋保温ID小时，然后缓慢降至宅温.4）再次混合膽料将降至室温后的混合料继续族在玛瑙硏钵申进厅研曆，H的是为了便颗粒更加地均匀且细小。通常的硏磨时何是30-60分钟。5）混合料烧结将步骤4）得到的混合物料宜十马卯炉中进行再次烧结.缓慢升温至1000-C,保泡1D小时，然后广I然降溟至空温仪岀后并再次研曆。6）混合料烧结将步駅5）得到的液合物料辻马那炉屮进行第三次烧

5、结，缓慢升温至1100r,保温10小1吋，然后口然降船降至空温.取出研磨制得相应的钳离子Eu"掺杂GcUBjlVOu样品.本实輪屮采収多次研庭埶次烧结的II的是为了便样品能够充分混合展厉能妨得到枚纯的物相结构.（2）本实验中Eu3BWO9样品和即离子Eu3*LaVO6样品是用PechiniiZ制备的，具休的操作步骤如下：1）先将稀土氧化码心03（3203或EudOj）.硼酸潘于稀硝酸中,并搅拌加热.2）椅所仃的原料洛r柠楡酸水裕液中，加対至80C,并不断挽样至济液澄淸。柠檢酸耳阳离子的摩尔比为,1°3）在上述榕液中加入适虽的乙二醇（乙二醇与柠檢酸的摩尔比为4:1）,促进金厲

6、柱的衆合作用。4）将该常液加热100C,并保温2小时，得到凝胶.5）将凝胶置于马弗炉中F150C燃烧,得到一种多孔性固体树脂.6）最后将该树脂豐高温炉中烧结，烧结為度为1000'C,保温10小时。2.4测试分析方法线衍射XRDX射线衍射（X-raydiffraction,XRD）分析判定物质中的物相组成即确龙物质中所包含的结晶物质以何种结晶状态存在山当高速运动的电子轰击原子内层电子时，跃迁而产生的光辎射彼称为X射线X射线主要仃两种.连续型X射线和特征型乂射线。当X射线穿透晶体时，晶体中的原子就彼视为光栅当X射线穿透原子、离子/分子时，会发生相十敗射.从而形响敗射后的X射线的増强或M弱.

7、X肘线的衍射线建指大虽的原子敕射波4相吾加，工相干涉而晟终导致員大強度的光束.通过对材料进行，射线衍射.分析其衍射罔谧，获得材料的成分、材料内部原子威分子的结构威形态等怙息的硏究F段国°在实际的测星过程中.固定X射线的波长，那么物顾的晶胞结构（也就是各鼎面间距）就决定了乂射线衍射线的位置，晶胞内原子的种类、数LI排列方代等很多种閉素则影响着衛射绒的相对强度.任何一种晶休物顾都有具有独一无二的晶休结构，因而也就貝存独一无二的衍射花样。当-种物质中有两种或两种以上的晶体物质时.他们的衍射花样则不会发生相4干涉国木论文中所右的丈於样品的物相结构上'J采用RikiiD/inax200

8、0那X射线粉末衍射仪测定，Cu把Ka辐射A-0.1542nm.打描范罔为10-80。.步氏为0.02管电E40KV,电流和mA,测试环境温度为空温°24?緻炭先谣和发射先谣性能测试在某一特定发射波长监控下，某持定谱线的发光强度随滋发光波长改变而变化的川I线被称为激发光谱.迪常蒂况下用平而坐标表示激发光谱.横紬代农激发光的波长，纵轴代表发光的强弱。激发光谱的测値过程股圧通过打描激发单-色器，从而获得不同的入射波长来激发荧光体，然后讣发射出的荧光辿过固定波长的发射贰色器后照射到检测器卜.，市检测器检测到荧光强度的大小.然后由记录仪记录发光强度对激发光波长的关乐曲线，战后得到的就足滋发光谱

9、。大杉敌研完&认为，勻基质吸收带的范闲与激活剂激发帯的范用相互重叠时，基质吸收的滋发能虽才能有髙效地传递给激活剂发射光谱表示的是发光的能帰与波长（或频率）变化Z间的关系.测试时.将周定激发光的波长和强度.然后讣灾光物质所发出的光通过发射取色器财恋射到荧光检测器上，切描发射单-色器会记录存种波长下相应的发光强度，然后通过记录仪记录发光强度随发射波长的关系，所得到的谱用即为发:射光谱(EmissionSpectrum)根据斯托克斯定则(Stokes*Law)»即所谓发光红移，通常ft况下,发射波长总是大澈发光的波长。图"(a)和(»分别衣示的兄激发光谱和发射光

10、谱的测呈原理/测尿发射光谱申的过程中，苒先固定激发波长，从而测星发射光的发光强度与频率(波长或波数)变化之何的关系。而在测R激发光谱时，保持探测器的探测波长为一固定值,然斥再测吊发光强度与激发长的关系。样品PC处理记录I光源I(a)探测器白光光源白光光源(b)图2-1(0漩发光谱；(b)找射光猎的測童方法Fig2-1Tliemeasinemaitsof(a)excitationspectiiini,(b)eiuissianspecti-uinH:处埋记录本实验屮发光光谱用Dongwoo,DM701型分光光度i十(光电倍增管为Haiuamat,R92S型)袖圮.分辨率为0.02nm激发源为Mon

11、k-GiHies。门空20kW鼠灯激发光诺在宅富下采用Perkui-ElmerLS-50B光光度计测量.分辨率为0.1nm.测试20°C-15O°C发光热猝灭时采用分光光度汁外加门制加热电池用365nm的紫外灯激发.光位莊逸捧激发和发射光谱谄离子Eli”的FoJDo跃迁的激发光谱和格位选择发射光谱用Nd.YAG(352nm)激光亲油的染料激光(SpectnmLaserSys.SL802G)®发样品，并迪过单色仪(ActonResearchCoip.Pro-750)分光和HamamatsuR928光电倍增管测h；.°其装IS如图22所示测试过桎中，根摞情况

12、1史用了不同的光学过谑镜片，以消除敢射激光对1光谱的影响.样品置于氨气对闭循环制冷器屮测试温度分别是10K-300K.拦連系牝Nd:YAG图22光语测壬累纯的设备工作示立图Fig.2-2Theequipmentck«©amofspecoscopymeasurementsystem.14.4扫描电子显獵傥形眦分析该仪器是利用电子柬作为探针.让电子東照射在待分析样品上，照射后的电子便携帯了样胡形貌的特征怕总，电子品微镜可以将这些fd息放人，并通过图像的形式表现出来。电子束与待分析物质相耳作用后会产生炙种电子.如：透射电子，弹杵歡射电子，能就损失电子，二次电子.背反射电子，吸收电

13、子，：X射线，俄歇电子,阴极发光和电动力等等。电子显微镜就是利用这些特征电子的伯息来对试样进行形貌观察、成分分析和结构观定的"司谱阁的表示方丛：背散射农、二次电子象、吸收电流象、兀盍的线分布和面分布等。提供的伫息；斷口形貌、表而昼微结构、薄膜内部的显微结构、微区元盍分析与定武元素分析等.本试验屮首先选取样品.然后贴亿导电胶上，山T样品足粉木，就不要求很$但要均匀的铺在导也礦胶1.在貞空度膜设签里喷度一层很薄的Au溥膜，便用Philip$公胡的XL230fl描电子显微镜测呆不同分W率卜样品的微观形貌°发光童减-种发光和其它光发射现象的根本区别就在F它的持续时间.这个持续时何取决电子在各种高能念的殍命。假泄发光材料中某种离子被澈发，没有能量传递.激发到高能态的电子终究要回到基态某一时刻t有n个电子处在某一激发能级.4时何内跃迁到基态的电子数dn应该正比与讪即4二-and,(n=exp(-at)公式(2-1)no是初始时刻被激发的电子数.可以证明.电子在激发态的平均寿命就是而发光强度I应该正比与电子跃迁到基态的速承.KU由此可得：I=|,exp-t公式(2-3就是说.发光以指数成形式袞减.在c秒以后，发光强度将为初始强度的1/e.I称袞减常数.实验屮.如果测出不同时问的发光强度在单对数坐标上作罔.得到一条直线，斜率就是a,发光强度麵时何的变化可