燒結溫度對長余輝發光材料Ca2Zn4Ti15O36:Pr3+光性能的影響

魏白光，呂秋月

(1.吉林化工學院 教務處，吉林 吉林 132022；2.吉林毓文中學，吉林 吉林 132012)

1 實驗部分

1.1 試劑與儀器

利用荷蘭帕納科X′Pert PRD MPD型Cu靶X射線衍射儀測定樣品的XRD圖譜,測量角度為20°～80°；Raman光譜在inVia型激光共焦拉曼光譜儀上測量，以氦-氖離子激光器為激發光源，功率50 mw，掃描步長1 cm-1，掃描范圍100～1 200 cm-1；采用荷蘭菲利普Fecnai G22D型透射電子顯微鏡(TEM)，對樣品形貌進行分析，加速電壓為200 kV.激發光譜和發射光譜由Cary.Eelipse型熒光分光光度計測量.

1.2 實驗過程

在一定量的乙二醇(分析純)中加入適量的檸檬酸放入大燒杯中混合,攪拌至檸檬酸完全溶解，在磁力攪拌下逐滴加入25.5 mL的鈦酸四丁酯(分析純)，溶液逐漸變得渾濁.充分攪拌一段時間后溶液呈現乳白色膏狀，此為A.稱取0.6%mol的Pr3+和0.6mol%的Na+(本實驗用的為Pr6O11和NaNO3)，用HNO3(分析純)溶解后，再按計量比稱取ZnO(分析純)倒入其中攪拌至完全溶解，此為B溶液.用2.36 g的Ca(NO3)2(分析純)與定量去離子水混合成Ca(NO3)2(分析純)溶液，待全部溶解后與B溶液混合，此為C溶液.靜止一段時間.在磁力攪拌下將C溶液緩慢滴入A中，溶液逐漸變為黃色透明液體，停止攪拌，開始在100 ℃下加熱.加熱一段時間后溶液逐漸變淡，變為無色透明溶液.繼續加熱，直到開始冒大量黃煙，黃煙過后逐漸形成黑褐色前驅體.在300 ℃下干燥2 h，分別在600 ℃、700 ℃、800 ℃、900 ℃、1 000 ℃、1 050 ℃溫度下加熱22 h,得白色粉末目標樣品.

2 結果與討論

2.1 XRD結果分析

2θ/(°)圖1 Ca2Zn4Ti15O36Pr0.6%干凝膠在不同溫度下的XRD衍射圖譜

以上數據是由Scherrer公式計算所得.800 ℃開始形成完整的物相，由表1可以看出，隨著溫度的升高，900 ℃時晶粒尺寸變小，1 000 ℃以后晶粒尺寸又變大，這時由于納米材料的比表面積越來越大，發生了團聚現象.

表1 Ca2Zn4Ti15O36Pr0.6%干凝膠在不同溫度下煅燒22 h后的晶粒尺寸

2.2 Raman結果分析

Raman shift/cm-1圖2 Ca2Zn4Ti15O36Pr0.6%在不同溫度下的拉曼圖譜

2.3 透射電子顯微鏡(TEM)結果分析

圖3 Ca2Zn4Ti15O36Pr0.6%的透射電鏡圖

2.4 激發和發射光譜分析

Wavelength/nm圖4 不同溫度下Ca2Zn4Ti15O36Pr0.6%的激發光譜

Wavelength/nm圖5 不同溫度下Ca2Zn4Ti15O36Pr0.6%的發射光譜

3 結 論

(2) 在拉曼光譜中隨溫度升高，譜峰發生紅移，即譜峰向高頻率處偏移，這其中的原因是，因為Pr3+進入到Ca2Zn4Ti15O36的晶格中形成了固溶體后，使平均分子量增大了，而譜峰的振動頻率和金屬離子的質量是相關的.