衛(wèi)蕾思特色創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)論文(1)

1、成都理工大學(xué)2013-2014學(xué)年第一學(xué)期特色與創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)（課程結(jié)業(yè)論文）班級 材料二班 姓名 衛(wèi)蕾思 學(xué)號 201002040227 成績 燃燒法制備Ca2Li2BiV3O12：Eu3+熒光粉摘要：隨著半導(dǎo)體照明的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)展，白光LED用熒光粉也迎來了更大的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。堿土金屬釩酸鹽因其具有良好的熱穩(wěn)定性、光學(xué)性能、鐵電性能而備受關(guān)注。本文采用燃燒法合成了一種可用于白光Ca2Li2BiV3O12：Eu3+新型紅色熒光粉，使用X射線粉末衍射儀（XRD）和熒光分光光度計(jì)對合成產(chǎn)物進(jìn)行了分析和表征，研究了不同檸檬酸的量對合成樣品相組成和發(fā)光性能的影響。結(jié)果表明，在CA/V為1.8時(shí)，能合成純度

2、較高、結(jié)晶度較好的Ca2Li2BiV3O12：Eu3+熒光粉。在277nm近紫外光激發(fā)下，特別顯示發(fā)射主峰位于610nm的寬峰，是一種良好的紅色熒光粉。關(guān)鍵詞：Ca2Li2BiV3O12：Eu3+；紅色發(fā)光材料；燃燒法Combustion prepared Ca2Li2BiV3O12：Eu3+ phosphorsAbstract:By combustion method successfully synthesized a kind of can be used for the white light Ca2Li2BiV3O12：Eu3+ new type red phosphors,Usin

3、g the X-ray powder diffraction(XRD) and fluorescence spectrophotometer the synthetic product was analyzed and chacterized,Studied the synthetic temperature and holding time on the properties of synthetic samples phase composition and glowing effect.The results show that the combustion method at 640

4、can synthesis of high purity and good crystallinity Ca2Li2BiV3O12：Eu3+ phosphors. It's a very special particles, present 2.5 mu m, width 1 square microns.Under the 277 nm near ultraviolet excitation, special show launch main broad peak at 612 nm, is a kind of good red phosphors.Key words:Ca2Li2B

5、iV3O12：Eu3+；redphosphormaterial；combustion method；1引言稀土摻雜釩酸鹽是一種優(yōu)良的發(fā)光材料，廣泛應(yīng)用于顯示、照明和激光等領(lǐng)域1。1964年Levine和Palilla研制出YVO4Eu3+發(fā)紅光的熒光粉,用作彩色電視機(jī)的紅色組分。由于YVO4Eu3+具有總光通量高、顯色性好、能量傳遞效率高等特點(diǎn),也被廣泛用于高壓汞蒸汽放電熒光燈中2。此外,由于YVO4Eu3+在真空紫外激發(fā)下的發(fā)光強(qiáng)度和色純度高,還可以應(yīng)用到LED中3，因此,是一種很有應(yīng)用前景的發(fā)光材料。稀土發(fā)光材料作為一種光學(xué)功能材料，其性能嚴(yán)格地受原料及制備工藝技術(shù)控制。為了獲得性能更好的

6、發(fā)光材料，拓寬其應(yīng)用領(lǐng)域，人們對發(fā)光材料的合成工藝技術(shù)一直進(jìn)行著不斷的探索研究。目前，制備稀土發(fā)光材料的方法很多，如高溫固相法、共沉淀法4、水熱合成法5、溶膠-凝膠法6、燃燒法7等。高溫固相法能耗高，周期長且制備的粉體粒徑較大，需要研磨，這樣易引入雜質(zhì)和缺陷，熒光粉的亮度損失較大；共沉淀法具有焙燒溫度低、時(shí)間短、產(chǎn)品性能好等優(yōu)點(diǎn)，但仍存在以引入雜質(zhì)，洗滌和過濾方面的問題；水熱合成法合成的粉體結(jié)晶度良好，粒徑分布均勻，無需煅燒和研磨，但需要高溫高壓環(huán)境，對反應(yīng)設(shè)備要求較高；溶膠凝膠法的反應(yīng)溫度低，各組分易控制，產(chǎn)品組成均勻，而且能獲得納米級粉體，但存在反應(yīng)原料較難獲得，價(jià)格高、操作過程復(fù)雜，反應(yīng)

7、過程不易控制，周期長等缺點(diǎn)8；燃燒法具有快速、節(jié)能、合成的產(chǎn)品質(zhì)量高、成本低，易于實(shí)現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)等特點(diǎn)9。綜合考慮上述合成方法的優(yōu)缺點(diǎn)，因此采用燃燒法制備Ca2Li2BiV3O12：Eu3+紅色發(fā)光材料。2 實(shí)驗(yàn)2.1實(shí)驗(yàn)所用藥品Ca(NO3)2·4H2O，LiNO3，Bi(NO3)3 ·5H2O，NH4.VO3，Eu2O3，檸檬酸，濃硝酸，蒸餾水2.2實(shí)驗(yàn)儀器及設(shè)備燒杯、玻璃棒、溫度計(jì)、洗耳球、藥勺、移液管、剛玉坩堝、萬用電爐、電子天平、79-1型磁力攪拌器、高溫馬弗爐。Hitachi F-4600熒光光譜儀、X射線粉晶衍射儀。2.3 Ca2Li2BiV3O12：Eu3+

8、的燃燒合成稱取適量Eu2O3于燒杯中，加一定量的濃硝酸溶解，得到Eu（NO3）3溶液，加熱除去多余濃硝酸。待上述溶液冷卻結(jié)晶后按一定的化學(xué)計(jì)量比稱取 Ca（NO3）2·4H2O、LiNO3，Bi(NO3)3 ·5H2O，檸檬酸于上述燒杯中加蒸餾水溶解，再稱取偏釩酸銨緩慢加入上述混合溶液中，然后用磁力攪拌器加熱攪拌，在7080之間，攪拌約30min，溶液由最后橙黃色變?yōu)樯钏{(lán)色均勻的溶膠，最后將所得藍(lán)色溶膠移入剛玉坩堝，放到已升到預(yù)定溫度的馬弗爐中，保溫一定時(shí)間，出爐空冷即可得到淡黃色蓬松狀的粉末。工藝流程圖如下：Eu2O3BiNO3檸檬酸CACa(NO3)2少量濃硝酸稀土硝酸

9、鹽溶液蒸發(fā)過量硝酸蒸餾水偏釩酸銨混合溶液攪拌加熱溶膠前驅(qū)物一定溫度燃燒合成Ca2Li2BiV3O12：Eu3+測試分析及表征圖1 制備Ca2Li2BiV3O12：Eu3+的實(shí)驗(yàn)流程簡圖Fig. 1 英文名稱2.4樣品的性能與表征本實(shí)驗(yàn)采用X-射線衍射技術(shù)對合成樣品進(jìn)行了物相分析，采用熒光分光光度計(jì)對樣品進(jìn)行了熒光性質(zhì)分析。（1） X射線粉晶衍射（XRD）分析本實(shí)驗(yàn)以X射線衍射儀DX-2700對材料進(jìn)行衍射分析，靶材為銅靶。管電壓為40kV，管電流為30mA，掃描范圍為10°70°。（2） 熒光光譜儀Hitachi F-4600熒光光譜儀，掃描波長范圍200nm至900nm。

10、由設(shè)備中的單色器將波長調(diào)整為特定波長的入射光，熒光體吸收特定波長的激發(fā)光子后，發(fā)射出另一特定波長光，通過光電倍增管測量發(fā)射光相對強(qiáng)度。為保證測量條件一致，比較光譜強(qiáng)度的樣品測試皆為同次測試，且激發(fā)光譜和發(fā)射光譜的狹縫寬度固定不變，所有測試均在室溫下進(jìn)行。3 結(jié)果與討論3.1檸檬酸的作用燃燒反應(yīng)前驅(qū)物既是原料的混合體系，又是燃燒的反應(yīng)體系。它的制備是燃燒合成法中首要且關(guān)鍵的步驟。前驅(qū)物的性質(zhì)直接影響合成產(chǎn)物的性能。為使反應(yīng)原料充分混合，以獲得成分高度均勻的前驅(qū)物，我們采用溶液環(huán)境來混合物料。由于實(shí)驗(yàn)采用偏釩酸銨作為釩源，它在常溫下水中溶解度低，在熱水中也只能少量溶解，但偏釩酸銨能和檸檬酸形成穩(wěn)定

11、的水溶性絡(luò)合物。此外，檸檬酸還能與許多金屬離子形成穩(wěn)定的絡(luò)合物。因此，可利用檸檬酸這一絡(luò)合助溶特點(diǎn)來制備燃燒反應(yīng)的溶膠前驅(qū)物。因此，檸檬酸在本實(shí)驗(yàn)制備燃燒前驅(qū)體中作為金屬離子絡(luò)合劑，其用量是研究中需要考慮的一個(gè)重要參數(shù)。3.2結(jié)果分析圖2不同CA/V摩爾比550 ，30min制備樣品的XRD譜圖（a）1.4 ，(b)1.5， (c)1.6， (d)1.8及Ca2Li2BiV3O12的標(biāo)準(zhǔn)譜圖Fig.2 英文名稱圖2給出了1.4、1.5、1.6、1.8四種不同CA/V摩爾比下，合成溫度550 ，保溫時(shí)間30min時(shí)制得樣品的XRD譜圖?？梢钥闯?.4、1.5、1.6三個(gè)CA/V摩爾比下制備樣品的

12、XRD譜圖的衍射峰位置和相對強(qiáng)度與Ca2Li2BiV3O12 （PDF#48-0290）相的衍射標(biāo)準(zhǔn)譜線符合的不是很好，而1.8的CA/V摩爾比下，衍射峰位置和相對強(qiáng)度與Ca2Li2BiV3O12 （PDF#48-0290）相的衍射標(biāo)準(zhǔn)譜線基本吻合，只有少量的雜峰。在CA/V摩爾比為1.8下，衍射峰的相對強(qiáng)度很高。這些結(jié)果表明，隨著CA/V摩爾比的升高Ca2Li2BiV3O12 衍射峰的相對強(qiáng)度先呈下降趨勢，后增高且強(qiáng)度增大，衍射峰變尖銳對稱，粉體結(jié)晶度逐漸提高。由樣品的XRD譜圖可知樣品（d）的Ca2Li2BiV3O12 相純度較高。圖3 550 ，30min，CA/V=1.5,Eu3+=5

13、mol%的樣品的激發(fā)光譜圖3是在550保溫30min所制備的Ca2Li2BiV3O12:Eu3+樣品的激發(fā)光譜（監(jiān)測波長em=610nm），Eu3+離子的摩爾百分?jǐn)?shù)為5%。該激發(fā)光譜（200470nm）主要由200385nm的寬帶激發(fā)和390470nm間的銳線激發(fā)兩部分組成。圖4 550 ，30min，CA/V=1.5,Eu3+=5mol%的樣品的發(fā)射光譜圖4是對應(yīng)于圖3中樣品的發(fā)射光譜（激發(fā)波長ex=277nm）。樣品發(fā)射光譜的發(fā)射帶較寬（450720nm），主要為Eu3+離子的特征銳線發(fā)射。4 結(jié)論采用燃燒法成功合成了可用于白光LED的新型紅色熒光粉。本研究中CA/V摩爾比為1.8時(shí)所制得

14、的Ca2Li2BiV3O12：Eu3+熒光粉結(jié)晶度較好、純度較高。參考文獻(xiàn)(References)1史春婷,徐崇福,楊敏麗.新型(Y,Gd)(BO3,VO4)Eu熒光粉的合成及發(fā)光性能研究J.稀有金屬材料與工程,2007,36(2):2732牛淑云,韓燕,付曉燕,等.納米YVO4Ln(Ln=Eu,Tm,Dy)發(fā)光粉的研制及與相應(yīng)塊體發(fā)光粉的光譜對比J.稀土,2005,26(1):143張洪武,牛淑云,彭鯤,等.納米級發(fā)光粉體YVO4Eu3+的合成及光譜性質(zhì)研究J.功能材料,2003,34(5):5754孫家躍,杜海燕,胡文祥.固體發(fā)光材料M.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2003:3605Chen L

15、imiao,Liu Younian,Huang Kelong.Hydrothermal synthesis and characterization of YVO4-based phosphors doped with Eu3+ionJ.Mater Res Bull,2006,41(1):1586Zhang Haiping,Lu Mengkai,Xiu Zhiliang,et al.Influence of processing conditions on the luminescence of YVO4Eu3+ nanoparticles J. Mater Sci Eng B,2006,130(1-3):1517Sang Do Han,Khatkar S P,Taxa