稀土摻雜紅色發(fā)光材料的制備與改性研究

2019-05-13 09:44:18陳雪蔣興亞劉雪梅鄧陶麗

山東化工 2019年8期

關(guān)鍵詞：分析研究

方璐，陳雪，蔣興亞，劉雪梅，鄧陶麗

(安順學院化學化工學院,貴州安順 561000)

1 引言

近年來，稀土摻雜無機納米發(fā)光材料的研究引起了人們極大的關(guān)注，這主要因為三價的稀土離子存在壽命較長的多能級，可以通過不同的稀土摻雜無機熒光粉實現(xiàn)把短波長的紫外光轉(zhuǎn)變?yōu)椴煌ㄩL范圍的可見光進而被有效利用[1-2]。白光LED 作為一種新型的照明光源，具有體積小、發(fā)光效率高、可靠性良好、節(jié)能、壽命長、無汞設計等優(yōu)點。目前白光LED 的合成方式有兩種: 一種是用藍色LED 芯片與發(fā)黃光的熒光粉組合成白光，但在這種白光的發(fā)射光譜中缺少紅光，并且在高電流下黃光變化要比藍光變化慢，從而導致顯色性能不好，在應用上具有局限性；另一種方式是用近紫外( UV) InGaN 芯片激發(fā)三基色熒光粉，復合得到白光，其缺點是熒光粉在近紫外發(fā)光效率不高，顯色指數(shù)低。鑒于上述原因，研究高效率穩(wěn)定的紅色熒光粉成為一項重要任務[3-6]。

從應用層面來分析，藍色和綠色的長余輝材料應用較為成熟，紅色長余輝材料的研究相對較弱，因而對紅色長余輝發(fā)光材料的進一步研究和開發(fā)是至關(guān)重要的。無機發(fā)光材料主要由基質(zhì)材料體系以及摻雜到基質(zhì)材料中的少量激活劑離子組成。基質(zhì)材料中由于氧化物如Gd2O3、La2O3等，具有較好的熱穩(wěn)定性，較強的機械性能，環(huán)境友好，以及種類繁多，成為無機發(fā)光的重點研究。近年來涌現(xiàn)的各種復合型氧化物如Y3Al5O12，Gd4.67Si3O13[7-10]等也都表現(xiàn)出了非常優(yōu)異的發(fā)光性能。

固相反應法是一種傳統(tǒng)的粉體制備方法。具體是將合成粉體所需的固體原料混合、研磨均勻，然后放入坩堝中，置于高溫爐并于一定溫度下進行煅燒，再自然冷卻至室溫，破碎后即得到所需的熒光粉體。此方法的優(yōu)點是制備過程簡單，操作簡便，反應條件容易控制，原子利用率高，且工藝比較成熟，易與工業(yè)化生產(chǎn)。用固相反應法制備上轉(zhuǎn)換無機發(fā)光材料的報道較多，一般作為一種簡便有效的方法制備熒光粉體來研究上轉(zhuǎn)換發(fā)光機理。因此本文選用傳統(tǒng)的固相反應法，采用基礎的CaO為基質(zhì)材料，Eu3+為發(fā)光離子，研究助溶劑H3BO3與NH4Cl以及改變煅燒溫度對熒光粉發(fā)光性能的影響，最大程度的提高CaO:Eu3+熒光粉的發(fā)光強度。

2 實驗部分

2.1 試劑及儀器

實驗試劑： CaCO3(分析純)， Eu2O3(99.9%)，H3BO3(分析純)，NH4Cl (分析純)。

實驗儀器：研缽、電子天平、坩堝、馬弗爐和熒光光譜測試儀(美國PE公司，型號PE LS55)、掃描電子顯微鏡(SEM)。

2.2 熒光粉體的制備

熒光粉體的制備過程：不同助溶劑摻雜的CaO:Eu3+熒光粉體通過高溫固相法制備。首先按化學計量比計算出所需藥品的質(zhì)量，然后用電子天平稱取Eu2O3(99.9%)， CaCO3(分析純)， H3BO3(分析純)，NH4Cl (分析純)，再加入原料總質(zhì)量比重2%的助溶劑H3BO3與NH4Cl，混合加入研缽中持續(xù)研磨3h得到前驅(qū)體，然后將前驅(qū)體在900℃，1000℃，1100℃溫度下煅燒8 h，得到CaO:Eu3+系列熒光粉體。

樣品的激發(fā)光譜與發(fā)射光譜測試采用美國PE公司的熒光光譜測試儀，型號PE LS55。