实验一 燃烧法合成红色发光材料Li2CaSiO4Eu3+ 完成
溶液燃烧法合成氧化钇铕红色荧光粉PPT (1)资料
合物，对应x=0.0347
12
实验步骤
① 准确称量氧化钇铕混合物1.50g和不同量的甘氨酸 (0.60g, 0.81g, 0.90g) ，放入500ml的烧杯;
② 分别加入5~6 ml去离子水和10ml浓硝酸，放在电 炉上加热溶解至澄清，再继续加热浓缩直至引发 自蔓延燃烧反应，冷却后，用样品袋收集产物；
10
自1964年发现Y2O3：Eu3+是一种高效红 色荧光粉以来,该发光材料经历了近47年的 迅猛发展,已成为照明光源、 信息显示、光 电器件等领域的支撑材料,为社会发展和技 术进步发挥着日益重要的作用。
11
本实验的反应方程式如下：
① Y2O3+xEu2O3+HNO3→2Y1-xEux(NO3)3 +4H2O ② 3Y1-xEux(NO3)3+5NH2CH2COOH →
2
低温燃烧合成 (LCS)
1988年印度科学家K.C. Patil提出并用该法制 备了一系列的纳米材料。
LCS的特点是点火温度低(200～500 ℃),燃烧 火焰温度较低(1000～1600℃) ,能简便、快捷 地得到氧化物或复合氧化物超细粉体，在一 定程度上克服了SHS 工艺可控性较差、能耗 高、合成的粉体粒度较粗等不足。
3
低温燃烧合成的分类
根据所用原料和反应原理的不同，可分为溶液燃烧 合成、凝胶燃烧合成和以氧化还原化合物为前驱体 的燃烧合成。
溶液燃烧合成的氧化剂一般可采用硝酸盐、或高氯 酸盐，还原剂一般采用有机物。
通常采用的有机物有羧酸、羧酸盐、尿素及肼类含 氮有机物等，其中最常用的燃料是甘氨酸和尿素。
燃烧法制备Zn2SiO4：Eu 3+红色荧光粉及其发光性能
采 用燃烧 法 制 备 硅 酸 盐 体 系 发 光 材 料 的研 究 还 较少 ｌ ， 主要是 由于硅 酸 盐 体 系 缺 乏不 引 入 ３ 这 ， 杂 质 的可溶 性 的硅 ， 备 有一 定 难 度 。郝 艳 等 ｌ以 制 ３ ］ 尿 素为 燃烧 剂燃 烧法 合 成 了 Ｚ ｉ Ｍｎ ｎＳＯ ： 荧 光 粉 ， 燃 烧后 的样 品仍 需 进 行 高 温 保 温 才 能 得 到 单 相 的
收稿 日期 ：２０ ０ ７—０ ６—２ ；修订 日期 ： ０ ７—１ ２ ２０ １—２ ０
除 Ｅ 。 ９ ．％外 ， ｕ 为 ９９ Ｏ 其余均为分析纯 。
样 品 的组 成 和结 构 采 用 日本 理 学 Ｄ ＭＡ ３ ／ Ｘ一Ｃ 型 ｘ 射 线 粉 末 衍 射 仪 检 测 ，Ｃ ｕ 辐射， ＝ ０ １４ ６ｎ ．５ ０ ｍ。荧 光 光 谱 测 试 采 用 美 国 Ｖ ｒ ｎ公 司 ａｉ ａ
化能垒） 。 Ｊ
Ｃ （Ｈ ） ＯＮ 以及燃烧 助剂 Ｎ Ｏ ， ＨＮ 。 在溶 液沸腾 的
情况 下将 ＳＯ 缓 慢加 入 ， 后超 声 波分 散 １ ｉ。 ｉ 然 ０ｍｎ 将溶 液转 移 至坩 埚 中 ， 然后 放入 预先 加 热到 ６０ｏ ０ Ｃ 的高温 炉 中 ，随 着 水 分 的 蒸 发 ，溶 液 开 始 膨 胀 冒 泡 ， 放 出大量 气体 。气体 点燃 后呈 剧烈 的喷 发式 并 燃烧 ， 焰呈 黄 白色 ，燃 烧 过程 可 维持 ３ 左 右 。 火 ０Ｓ 将得 到 的蓬 松 泡 沫 状 产 物 收集 起 来 ，于 玛 瑙 研 钵 中研 磨混 匀 ，最 后 置 于 高 温 电 阻 炉 中不 同 温 度 下 保温 ２ｈ 。煅 烧 后 的产 物 稍 加 研 磨 所 得 所 选 用 原料 ０ ，１ ０ ，１０ ，１ ０ Ｃ 。
ZnAl2O4：Eu 3+红色发光材料的燃烧法合成与光谱性能研究
３ 结果与讨论
３１ 样 品结构分析 ．
图 １为燃 烧 法直 接所 得 样 品 以及 分 别在 ８０ 和 ０
１ 引 言
Ｚ Ａ２ ４ ｎ １ 是一种宽禁 带半导体 材料 （ ≈４ ｅ Ｏ ． Ｖ）， ０ 使得它在 光 电子器件领 域具有很 好 的应用 前景 。 究表 研 明ｚ ２ ４ ｎ Ｏ 作为基 质材料 具有能量 传递 效率 高和 化 学稳
１０ ＂退火 ３ ０ ０Ｃ ｈ后 Ｚ Ａ ２ ４ ｕ ｎ １ ： 的 Ｘ Ｄ谱 。 Ｏ Ｅ Ｒ
定 性好 的特点 ，其 中Ｅ ¨激活 的铝酸 盐是一类重要 的红 ｕ
色 发光材料 ，已被广泛地应 用于 多种 发光行业 中 ，以满 足 商场、印刷 、印染等行业 的特殊 需要［。 １ 对于Ｚ Ａ１ １ ｎ ２ Ｏ４
首先将Ｅ ２ ３ ｕＯ 溶于 硝酸 中 ，然后 按照 比例加 入金属 硝酸盐 和尿素 ，混合 加热形成前 驱体 ，最终将 前驱体放
表征 ．Ｘ Ｄ 分析证 实样 品具有 尖晶石 结构 的 Ｚ ２ ４ Ｒ ｎ Ｏ 相。 测定 了样 品的激发光 谱和发射 光谱 ， 光谱数据 表 明：
对应 于 Ｅ 的 ｕ Ｄｏ＋Ｆ 跃 迁的发射 强度 》 ０ Ｆ １３． ＿ ’２ － Ｄ ’０． ４
Ｚ （ Ｏ ）６ ２ ， Ａ （ Ｏ ）９ ２ ｎＮ ３ ・ Ｏ ２Ｈ Ｉ ３ － Ｏ，尿 素 （ Ｎ ＯＮ ２ ， Ｎ ３Ｈ Ｈ２ Ｃ Ｈ ）
将所 得的衍 射峰 与 Ｐ ／ Ｐ Ｓ卡片对 比后发现 ， ＤＦＪ Ｄ Ｃ 所 有 的衍 射峰都能 与尖 晶石相 的 Ｚ Ａ１ ４（ 片号为 ： ｎ ２ Ｏ 卡
跃 迁的发射 强度 ，Ｚ Ａ ２ ４ ｕ 形 成红 色发 光材料 ．推 ｎ１ ： ¨ ＯＥ
燃烧法合成SrAl2O4：Eu0.02,Nd0.02长余辉发光材料
稀土 发光 材 料 的广 泛 应 用 ， 引起 了众 多 研究 者 极大 地兴趣 。理论 研究 和 实际应 用对 发 光材料 的性 能也 提 出 了各 种要 求 ， 材 料 的特性 与合 成 方
仪器 ：ｅ ｅ多功 能 Ｘ 射线 衍 射仪 ；ｅｋｎ Ｅｍｅ ＢＤ Ｐ ｒｉ ｌ ｒ Ｌ 一 ５荧 光分 光光 度计 ； 立 叶变换 红外 光谱 仪等 。 Ｓ５ 傅
物 置 于 ６０Ｃ 高 炉 中燃 烧 得 到 的 产 物 性 能 最 好 ，与其 他 的方 法相 比 ，该 法 具 有 合 成 温 度 低 、 反 应 时 间 短 、 ０ ￣的
产 物 分散 性 好 、粒 度 小 等 优点 。
【 键 词】燃 烧 法 ；铝 酸锶 ；稀 土 ；发 光 关
［ 图分 类 号】Ｏ １． ＊ 中 ６４２ ２ ［ 献 标 识码 】Ａ ［ ３ 文 文章 编 号】１７ － ７ ８（０ ７ ８ ０ １－ ４ ６ ３４ １ ２０ ）０ － ０２ ０
马弗 炉 中， ５ ０ ８ ０Ｃ的较 低 温度 ， ５ ℃为变 化 从 ５－０￣ 以 ０
用该 法 制得 的荧 光粉 粒 度 小， 比表 面积 大 ， 细后 发 磨
光亮 度 影响 不大 的优 点 ， 外 在 反应 过 程 中 如果 有 另 低价 稀土 离子 存在 的话 ，也不 需 要另 加还 原 气氛 的
Ｖ０ ． ８ １２ Ｎｏ ８ ．
Ａｕ ． ０ ７ ｇ２ ０
燃烧法合成 ＳＡ２４ ｕ０Ｎ 长余辉发光材料 ｒＩ ： ，ｄ ０ Ｅ０ ． ２
钟 路 平 周 小春 何 木 成 ，范 洪玲 ， ，
（． 冈 山学 院 化 学 化 工 学 院，江 西 吉 安 ３ ３０ ；２ １ 井 ４ ０９ ．枫 田 中学 ， 西 安 福 ３３ ２ ； 江 ４ ２６ ３井 冈 山学 院 体 育 学 院 ，江 西 吉 安 ３ ３０ ） ． ４０９
三步煅烧制备Sr2SiO4：0.03Eu（3＋）基荧光粉及其发光性能的研究
三步煅烧制备Sr2SiO4：0.03Eu（3＋）基荧光粉及其发光性能的研究史永胜;石景俊;陈红国;李家琪;董晨【期刊名称】《陕西科技大学学报》【年(卷),期】2017(035)005【摘要】采用三步煅烧固相法在相对较低温度条件下成功合成Sr2SiO4∶0.03Eu （3＋）红色硅酸盐荧光粉,且与传统的一步煅烧高温固相法（1 300℃）作对比,通过X射线衍射（XRD）,场发射扫描电子显微镜（FE-SEM）及荧光分光光度计（PL）等手段对样品进行测试表征.结果表明,在三步煅烧法的烧结温度为950℃时可以制备出纯度较高、颗粒尺寸较均匀且发光性能优良的Sr2SiO4∶0.03Eu（3＋）红色荧光粉.激发和发射光谱表明该荧光粉可被紫外光（394 nm）和蓝光（466 nm）有效激发,在5D0→7F2跃迁辐射的主要发射峰620 nm处发射的红光最强,强度远大于594 nm处的发射峰.其CIE坐标为（0.602 5,0.391 3）,接近标准的红光坐标（0.67,0.33）,在固态照明以及平板显示设备上具有潜在的应用价值.【总页数】6页(P65-70)【作者】史永胜;石景俊;陈红国;李家琪;董晨【作者单位】陕西科技大学电气与信息工程学院,陕西西安710021【正文语种】中文【中图分类】TQ133.3【相关文献】1.近紫外光激发的颜色可调Sr2SiO4∶Gd3+,Tb3+,Eu3+荧光粉的制备及其发光性能研究 [J], 霍涌前;王婷;汪英杰;张科;陈小利2.A位Sr调控NaSr2Nb5O15:0.03Eu^3+荧光粉的发光性能及其结构研究 [J], 史永胜; 周翠翠; 曹舒尧; 吴丹; 王赞3.Dy^(3+),Eu^(3+)共激活单基质Ba_3La(PO_4)_3白光荧光粉的制备与发光性能研究 [J], 李益祖;田丹;徐振鹏;吴兵泉;刘小明;唐星华4.Sr2SiO4：Eu^3＋荧光粉的燃烧法制备及其发光性能的研究 [J], 林慧;袁曦明;李永周;王永钱;王娟娟;庞明5.水热法制备PEG-400辅助下的Bi^(3+)敏化NaLa(WO_4)_2∶Eu^(3+)荧光粉及其发光性能研究 [J], 丁益;张波;张奇才;任启芳;陈少华;童斌因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
燃烧法制备Y2O3：Eu 3+红色荧光粉的研究
进 行 了分 析 。
［ 关键词 ］ 甘氨 酸燃烧 法； 纳米 Ｙ Ｏ ： ｕ ； 色荧光粉 ： Ｅ¨ 红 ［ 中图分类号 ］Ｏ ４ ２ ３ Ｏ ６ １４ ［ ８ ． ； １ ． 文献标识码 ］Ａ ［ 文章编 号］１０ ６ ２ ２０ ） ６－ ０ ３一 ３ ０ ６— ４ Ｘ（０ ７ ０ ０ ２ ｏ
了与文献 矛 盾 的现象 ， 析如下 ： 分 从化 学 反应方 程式 ：
２ 结 果 与 讨 论
２ １ 产 品粒 度 及形 貌 ．
图１ 是甘氨酸燃烧法制备纳米 Ｙ Ｏ ： ｕ ， Ｅ ¨产 品的扫描电子显微镜 照片。其 中有一幅是原 照片
的部 分剪 切后 放 大 的结 果 。放 大后 可 以看 出泡 末状 颗粒是 由无数 小 圆 颗粒 组 成 ， 大 小 只有 几 十个 其
表 １ Ｅ ２ ３Ｙ Ｏ 对 产 品 发 光 性 能 的影 响 ｕＯ ／ ２ ３
硝酸 １ ； １ Ｌ ； 酸 与硝酸 盐 的物质 的量 之 比为 ０ ３ ， ０ｍＬ 水 ０ｍ 甘氨 ．０ 调节 氧化 钇 与氧化 铕 的配 比进 行实验 ， 由表 １的实 验结 果可 以看 出 ， 化铕 和氧化 钇 的 比例 在 ０９ ～１％ 氧化 钇铕 的发 光性 能都 氧 ．％ ５ 好 ， 灭浓 度 为 ３ ％ 。 猝 ５ ２２ ２ 猝灭 浓度 ．．
一
２ — ３
维普资讯
分析仪的紫外光直接照射产物 ， 能检测到较强的红色荧光。关于 Ｙ ０ ： ｕ 的激发和发射光谱有许 Ｅ。
多文献 已经 多次 讨论 ， 卜 此处 不再讨 论 。
图 １ 产品扫描 电子显微镜照片
燃烧法表面处理的SrAl_2O_4∶Eu~(2+)
２ 实
验
２ １ 实验原 料 ．
实 验 中使用 的原 材 料 包 括 ： 氧化 铝 （ １０ ） Ａ ， ， 分析纯 ； 碳酸锶 （ｒＯ ）分析纯 ； ＳＣ ， 氧化铕 （ｕＯ ）纯 Ｅ： ， ，
度 ９ ．９ ％ ； ９９９ 氧化 镝 （ ｙ０ ） 纯 度 ９ ．９ ％ ； 酸 Ｄ ２ ， ９ ９９ 硼 （ ， Ｏ ） 分析纯 ； ［ Ｎ ： Ｏ］分 析 纯 。 ＨＢ ，， 尿素 （ Ｈ ）Ｃ ，
光材 料体 系 中应用 最广 泛 的材 料 之 一 ＿ Ｊ ｌ 。然 而
Ｓｒ ， ： “ Ａ１Ｏ Ｅｕ
，
ห้องสมุดไป่ตู้
Ｄ “ 长 余 辉 发 光 材 料 在 应 用 过 程 ｙ
中存 在耐水 性 差 的 缺点 ， 易 与水 发 生反 应 产 生 极 化 学 降解 而丧 失发 光 性 能 Ｊ这 一 缺 陷极 大地 限 ，
盐发 光 材料 的耐 水性 。 燃 烧法作 为 一 种 无 机材 料 的合 成 方 法 ， 广 被 泛应 用 于无 机 发 光 材 料 的 制 备 和合 成 ¨ 。 本
表 面处理 的手段提 高 ＳＡ Ｅ ， ｙ ｒ１ ：ｕ Ｄ ¨长 余辉 发 Ｏ
光 材料 的耐水 性 ， 拓 展 材 料 的应 用 范 围具 有 重 对
粒， 如氧化 铝 ¨ 二 氧 化 硅 ¨ 。、 ｕ等 ； 者 通 过 原 位 或
化 学 反应 的方 式 在 粒 子 表 面 生成 耐 水 性 物 质 ， 如
高 了材 料 的耐水 性能 。
氟化 物 ¨ 、 酸盐 等 ， 方 法 主要 包 括 液 相 沉 磷 其
淀 和 高 温 固 相 法 。 此 外 采 用 溶 胶一 胶 的 方 凝 法 Ｊ 以正硅 酸 乙 醋 为 原 料 ， 可 以在 发 光 粉 颗 ， 亦 粒表 面获 得 纳米 二氧 化硅 包覆 层 。但该 方 法本 身
CaAl_2O_4_Eu_2_Nd_3_荧光粉燃烧合成工艺的研究
１９７４年Ｖｅｒｓｔｅｇｅｎ等人成功地研制了灯用稀土三基色荧光粉。
但是这种三色粉中的绿粉ＣｅＭｇＡｌ１１Ｏ１９：Ｔｂ３＋和蓝粉ＢａＭｇ２Ａｌ１６Ｏ２７：Ｅｕ２＋（其有效成分为ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ２＋），均为稀土离子激活的多铝酸盐，合成温度高，且需要在还原性气氛中反复灼烧，这使得制作的成本偏高。
近年来，人们先后研究出一些不同于固相反应的合成方法，如溶胶－凝胶法、水热法，均能有效地降低铝酸盐磷光体的合成温度。
Ｋｉｎｇｓｌｅｙ等人利用相应金属硝酸盐（氧化剂）和尿素或碳酰肼（燃料）的混合物的燃烧反应（以下简称燃烧法），在５００℃或３５０℃制备了一些金属氧化物和铝酸盐。
为了探索这种方法在制备实用发光材料方面的可能性，我们采用燃烧法制备了ＣａＡｌ２Ｏ４∶Ｅｕ２＋，Ｎｄ３＋荧光粉，并考察了不同制备条件对荧光粉亮度的影响和燃烧合成反应的前驱体溶液中分子的结合情况。
用燃烧法制备ＣａＡｌ２Ｏ４：Ｅｕ２＋，Ｎｄ３＋荧光粉，方法如下：按化学计量比分别量取适量的Ｃａ（ＮＯ３）２，Ａｌ（ＮＯ３）３，Ｅｕ（ＮＯ３）３，Ｎｄ（ＮＯ３）３和硼酸溶液于坩埚中，加入一定量的尿素，混合均匀，直接放入４５０℃～８５０℃的马弗炉中，水分快速蒸干时开始反应，释放出大量气体，反应物起泡而膨胀，伴随燃烧形成疏松的白色泡沫，整个反应过程５ｍｉｎ。
燃烧结束后在炉中保温３ｍｉｎ，然后将样品取出，在空气中自然冷却至室温，经研磨得到荧光粉。
采用Ｄ／ｍａｘⅢＡ型Ｘ射线衍射仪、ＩｎＶｉａ型激光共聚焦显微拉曼光谱仪对采用各种比例配方合成的样品进行晶体结构分析；采用７２２型分光光度计测试相对亮度；用ＮＥＴＺＳＣＨＳＴＡ４４９Ｃ型热分析仪分析了燃烧合成反应前驱体溶液在升温速率为３０Ｋ／ｍｉｎ、从２５℃升温到６００℃过程中的吸放热和质量变化情况，可以得到激活剂掺量、辅助激活剂掺量及合成温度对发光强度的影响，现分析如下：１激活剂掺量对发光强度的影响据报道［１－７］，激活剂对以铝酸盐为基质的长余辉荧光粉的发光强度和余辉时间有很大影响。
201102040210肖忠洋-综合实验
材料设计与制备综合实验学院：材料与化学化工学院专业：材料科学与工程班级：2011020402姓名：肖忠洋学号：201102040210指导老师:邱克辉、张文涛燃烧法合成红色长余辉发光材料CaTiO3：Pr3+一、实验目的1.了解红色长余辉发光材料的基本性能；2.掌握燃烧法的实验原理；3.掌握燃烧法合成CaTiO3：Pr3+粉体的制备流程；4.掌握一些基本的材料测试方法。
二、实验原理燃烧法是指通过前驱物的燃烧合成材料的一种方法。
当反应物达到放热反应的点火温度时，以某种方法点燃，随后的反应即由放出的热量维持，燃烧产物就是拟制备的材料。
其基本原理是将反应物原料制成相应的硝酸盐，加入作为燃料的柠檬酸(还原剂)，在一定的温度下加热一定时间，经剧烈的氧化还原反应，溢出大量的气体，进而燃烧得到泡沫状材料，该泡沫物质不团结，易粉碎。
用燃烧法合成发光材料具有相当的适用性，燃烧过程产生的气体还可以充当还原保护气氛，并且可有效降低炉温，是一种很有意义的高效节能合成方法。
三、实验药品及仪器药品：三氧化二镨(Pr2O3)，硝酸钙(Ca(NO3)2•4H2O)，柠檬酸(C6H8O7•H2O)，钛酸丁酯(Ti(OC4H9)4)，乙二醇(C6H8O2)，浓HNO3，去离子水。
仪器：电子天平，量筒，烧杯，移液管，磁力搅拌器，恒温干燥箱，刚玉坩埚，马弗炉，X射线粉晶衍射仪(XRD)，荧光光谱仪(FL)。
四、实验内容表 11.实验流程图 1.实验流程图2.实验步骤1.按表1配比称取相应的Ca(NO3)2•4H2O 、Pr2O3和柠檬酸；2.用量筒两取一定量的Ti(OC4H9)4溶液缓慢滴加到适量的乙二醇溶液中，并置于磁力搅拌器上80℃加热搅拌，将柠檬酸加入到搅拌中的Ti-乙二醇溶液中，待柠檬酸完全溶解，此时得到浅黄色溶液A；3.将Pr2O3溶解于浓HNO3中(加热溶解)，得到Pr(NO3)3溶液；控制加水量(4ml)，将是事先称量好的Ca(NO3)2•4H2O溶于水，得到Ca(NO3)2溶液；4.将上述硝酸盐溶液加入到溶液A中，在80℃下继续搅拌1h，得到黄色溶液溶胶；5.取少量上述溶胶放入刚玉坩埚中，置于马弗炉中，于900℃恒温焙烧得白色粉末。
溶胶-凝胶-燃烧法合成纳米Y2O3：Eu 3+红色荧光粉
酸助燃 原理 ， 纳米微 粒形 成原理 ， 物质 的荧 光 发 光原 理 ， 及 硝酸 根 分析 检测方 法及 原理等 知识 与技 能 ， 合 性强 ， 功 率高 ， 综 成 而且 在
一
获得 了平均 粒径 小于 １， 发 光亮度 与 现商 用 品相 当 的亚微 米级 ｐ ｍ，
Ｙ Ｏ ：Ｅ “ 红 色荧 光粉 。 ２３ ｕ
・
１ ０・ ０
跨世纪
２０ ０ ８年 １ ２月 第 １ ６卷第 ｌ ２期
Ｃ ｏｓＣ ｎｕｙ Ｄ ｃｍ ｅ ０ ８ Ｖ ｌ ６ ｏ １ ｒｓ ｅ ｔｒ， ｅｅ ｂ ｒ ０ ， ｏ ，Ｎ ．２ ２ １
溶胶 一 胶 一 烧 法 合成 纳 米 Ｙ ３ ｕ ＋ 色荧 光 粉 凝 燃 ２ ｏ ：Ｅ ３ 红
６ ｕ Ｎ ３ ３＋１ Ｈ２ Ｈ Ｃ Ｈ＋１ ０ － ２ ｕ ０３＋ ０ ０ Ｅ（Ｏ） ０ ＮＣ ２ ＯＯ ８ ２－ Ｅ ２ － － ２Ｃ ２
＋５Ｎ２＋２ ５Ｈ２ ＋１ ＮＯ２ Ｏ ８
有 小型 、 高亮度 、 寿命 、 电少 等 优 点 ， 为液 晶显 示 的 背景 光 长 耗 作
源 已广 泛应 用。冷 阴极灯 的管 径仅 １ ４ ｍ， 有更 细化 的 趋势 ． ～ ｍ 并 它要求荧 光 粉的粒 径 比现商用 的荧 光 粉更 细 ， 具 有 高发 光效 率 并
Ｅ ２ ３＋６ Ｏ －￣Ｅ （ ３ ３＋３ ２ ｕ０ ＨＮ ３－２ ｕ ＮＯ ） － Ｈ ０
Ｙ ０ ：Ｅ ¨ 是 阴极射 线和 紫外 辐射 激发 的 高效 红色 发 光材 ２ ｕ 料 ， １７ 自 ９ ４年应 用于 三基色荧 光 灯 以来 ， 今仍 是 灯 用三 基 色荧 至
６ ＮＯ ） Ｙ（ ３ ３＋１ Ｈ ＮＣ Ｃ ＯＨ＋１ ０２ Ｙ２ ３＋２ Ｃ ２ ０ ２ Ｈ２ Ｏ ８ Ｏ ０ Ｏ
红色荧光粉La2O3∶Eu3+的合成及发光性质
红色荧光粉La2O3∶Eu3+的合成及发光性质廖金生;柳少华;周单;黄榕;周全惠【期刊名称】《有色金属科学与工程》【年(卷),期】2013(000)006【摘要】利用复合沉淀法制备了性能稳定的红色荧光粉La2O3∶Eu3+，同时研究了煅烧温度及掺杂Eu3+浓度对La2O3∶Eu3+发光性能的影响.通过X射线粉末衍射（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）来表征荧光粉的晶体结构和颗粒大小及形貌；用激发光谱和发射光谱以及荧光衰减曲线来表征荧光粉的荧光性能.结果表明：煅烧温度在900℃时，所制备样品为六方晶系La2O3∶Eu3+；SEM图显示掺杂Eu3+含量为5%的La2O3颗粒直径为15μm左右.最大发射波长和激发波长分别为626 nm和396 nm，发射光谱中596 nm和626 nm的发射峰对应的是Eu3+离子的5D0→7F1和5D0→7F2跃迁，其荧光寿命为0.754 ms.【总页数】5页(P19-23)【作者】廖金生;柳少华;周单;黄榕;周全惠【作者单位】江西理工大学冶金与化学工程学院，江西赣州 341000;江西理工大学冶金与化学工程学院，江西赣州 341000;江西理工大学冶金与化学工程学院，江西赣州 341000;赣州师范高等专科学校，江西赣州 341000;江西理工大学冶金与化学工程学院，江西赣州 341000【正文语种】中文【中图分类】TQ133.3;TF845【相关文献】1.白光LED用Na0.45La3.16W5O20∶Eu3+红色荧光粉的发光性质研究 [J], 郭丽娜;莎仁;乌兰托娅2.NH4Cl助熔剂对固相合成MgMoO4:Eu3+红色荧光粉结构与发光性质的影响[J], 朱德生;姜锋3.红色荧光粉La2O3：Eu3＋的合成及发光性质 [J], 廖金生;柳少华;周单;黄榕;周全惠;4.红色荧光粉Sr9Zn1.5(PO4)7:Eu3+的制备及发光性质研究 [J], 李金锋;李宝慧;刘学霞;李怀勇;胡成超;郑彬;孙文芝5.红色荧光粉Sr3LiSbO6:Eu3+制备及其发光性质 [J], 彭晓;阳维维;凌东雄;吕伟因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
纳米Sr2SiO4：Eu3+荧光粉的燃烧法合成及光谱性质
５０ ３ ） １６２
摘要 ： 利用快速燃烧合成方法制备了Ｓ Ｓ Ｅ “纳米材料。用 ｘ射线粉末衍射 、 ｒ ｉ ：ｕ ：Ｏ 扫描电镜、 稳态激发与发
射 光 谱 、 分 辨 发 射 光 谱 、 置 选 择 激 发 光 谱 和 发 光 衰 减 等 测 量 对 材 料 的结 构 、 貌 和 光 致 发 光 性 质 进 行 了 高 位 形
光 谱特 性进 行研 究 。
个重 要分 支 ’ 。 。
２ 实
验
在 复合 氧化 物 体 系发 光 材 料 中 ， 酸 盐 体 系 硅
荧 光粉具 有 良好 的 化 学稳 定 性 和热 稳 定 性 ， 且 而
２ １ 样 品制 备 ．
纳米 尺寸 的 Ｓ ｉ Ｅ “ 采 用 燃 烧 法 合 成 。 ｒＳＯ ： ｕ
研究 。分析结果表 明， 通过二甲酰肼的快 速燃烧 ， ８ ０℃条件 下反应 ３ｍ ｎ即町制 得颗粒 尺 寸在 ８ 在 ０ ｉ ０～ｉ０ ０
ｎｌ 右 的 “ Ｓ２ｉ Ｅ “ 纳米 材 料 ， 紫 外 线 激 发下 ， 合 成 的样 品具 有 良好 的 发 光 性 能 。 由 于 纳 米 材 料 中 ｎ左 一ｒＳＯ ： ｕ 在 所
纳 米 Ｓ２ ｉ ４ Ｅ ３ 荧 光 粉 的 燃 烧 法 合 成 及 光 谱 性 质 ｒ ＳＯ ： ｕ ＋
雷炳 富 ，沙 磊 ，刘 应 亮２ ，满 石 清 ，乐 松
（ ．暨南 大 学 物 理 学 系 思源 实验 室 ，广 东 广 州 １ ５０３ ： １６ ２
２ ．暨南 大学 化 学 系 纳 米 化 学 研 究 所 ，广东 广 』ｌ ５ ０ ３ ； ３ 、 １６ ２ Ｉ ＇ ．暨 南 大 学 电子 工 程 系 ，广 东 广 州
收 稿 日期 ： ０ １０ 一６； 订 日期 ： ０ １３ －８ ２ １－ｌ ２ 修 ２ １４２２ 基 金 项 目 ： 南 大 学 引进 优 秀 人 才 科 研启 动基 金 ； 暨 中央 高 校基 本 科 研 业 务 费专 项 资 金 ；国 家 自然 科 学 基 金 （０ ０ ０ ８５ ８ ２ ４ 资 ５ ９ ３ ３ ，０ ７ ０５） 助项 目 作 者 简 介 ： 炳 富 （ ９ ７一） 雷 １７ ，男 ， 东 茂 名 人 ，主 要 从事 固体 发 光 材料 及有 机 ／ 机 杂 化 功 能 材 料 研 究 。 广 无 Ｅ ｍ ｉ： ｌｂ＠ｊｕ ｅｕ Ｃ ， ｅ：（ ２ ）５ ２ ３ ６３ ７ － ａｌ ｔ ｉｆ ｎ ．ｄ ． Ｉ Ｔ ｌ ０ ０ ８２ ４ ８ －０ ｅ ／
燃烧法制备SrAl2O4：Eu 2+,Dy 3+长余辉发光材料
高温 固相 法 Ｅ 溶 胶一 胶 法 、 、 凝 电弧 法 、 热 合 水
成法 ｌ 、 烧 法［ ＿ 燃 ６ ］ ．
２ ， ～３ｈ 燃烧 产 物 硬度 高 ， 磨 后余 辉 性 能遭 到破 研
坏 ， 方 法 既耗 能 又 费 时＿ ． 该 ８ 因此 ， 究 新 型 的合 ］ 研 成方 法是 非常 有必 要 的．
Ｅ 、 ｙ离 子掺 入基 体 的过 程 ． 中 ， ｕＤ 其 基体 合 成 的反
应如 下 ｌ ： ｇ ］
２ １ ＮＯ３ ３ ・９ ＋ Ｓ （ Ａ （ ） Ｈ２ Ｏ ｒ ＮＯ３ ２ ６ ） ＋ ＣＯ（ ＮＨ ２ ２ ）＋
利用 燃烧 法合 成 Ｓ Ａ１Ｏ ： ｕ ， 抖长 余辉 ｒ Ｅ 抖 Ｄｙ
发光 材料 ， 大优 点 是快 捷 和 节 能． 高 温 固相 法 最 与 相 比 ， 只需 在较 低 的炉 温 （ ０ ～６ ０Ｃ） 它 ６ ０ ６ 。 下进 行 ， 整个 反应 过程 仅 需 ３ ５ｍｉ． 烧 法 使 得 在 较 低 ～ ｎ燃 温度 下 ， 速 、 能 、 效合 成 稀 土 发 光 材 料 成 为 快 节 高
计 Ｓ 一 ６ Ａ， Ｔ ８ Ｌ 北京 师 范大 学光 电仪 器 厂 ； 荧光 分 光 光度 计 Ｆ ３ 上海 棱光 技术 有 限公 司． ９，
１ ２ 反 应 机 理 ．
在 较 低 炉 温 （０ ～ ６０ ） ， ６ ０ ２ ℃ 下 以尿 素 和 硝 酸
盐 为基 质 的混 合 溶 液 受 热 被 蒸 干 ， 度 达 到着 火 温
维普资讯
CaMoO4:Eu3+红色荧光粉化学共沉淀合成与表征
CaMoO4：Eu3+红色荧光粉化学共沉淀合成与表征杨玉玲;黎学明;冯文林;李武林;陶传义【摘要】以NH4HCO3-NH3·H2O为混合沉淀剂,采用化学共沉淀法制备CaMoO4:Eu3+红色荧光粉.通过TG-DTA和XRD研究CaMoO4:Eu3+前驱体的热分解和晶相形成过程;采用SEM和PL表征了该荧光粉的表面形貌和发光性能,并与NH4HCO3沉淀剂、NH3·H2O沉淀剂合成的CaMoO4:Eu3+荧光粉以及高温同相法制备的荧光粉进行对比.结果表明,煅烧温度700℃时,前驱体能够完全转换成单一CaMoO4:Eu3+白钨矿结构;煅烧温度900℃制备的荧光粉发光强度达到最大值;采用混合沉淀剂制备的荧光粉大小均匀、无团聚、呈类球型,平均粒径0.9μm.与高温同相法比较,其激发光谱中的Eu-O电荷迁移带向长波方向微小移动,而(394nm)和 (465nm)的强电子吸收能有效改善红色荧光粉使用性能;与单独的NH4aHCO3或NH3·H2O沉淀剂或高温固相法相比,该荧光粉发光性能显著改善,发光强度为传统固相法的2倍.【期刊名称】《无机材料学报》【年(卷),期】2010(025)010【总页数】5页(P1015-1019)【关键词】共沉淀;CaMoO4:Eu3+;红色荧光粉【作者】杨玉玲;黎学明;冯文林;李武林;陶传义【作者单位】重庆大学,化学化工学院,重庆,400044;重庆大学,化学化工学院,重庆,400044;重庆大学,化学化工学院,重庆,400044;重庆大学,化学化工学院,重庆,400044;重庆大学,化学化工学院,重庆,400044【正文语种】中文【中图分类】TQ174白光发射二极管(W-LED)因具有发光效率高、低能耗、寿命长以及无污染等特点,正成为21世纪的绿色全固态照明光源[1]. 目前, 商业W-LED主要实现方式是蓝光LED芯片与黄色荧光粉结合形成白光, 但该白光由于缺少红光成分与自然光差异较大, 导致显色指数不高[2]; 用紫外光 LED芯片与三基色荧光粉结合组成白光的思路, 虽能显著提高显色性能, 但也因三基色荧光粉中红色荧光粉(Y2O2S:Eu3+)的发光效率低、光衰程度大且化学性质不稳定而严重影响W-LED的寿命[3]. 因此, 研究出一种发光效率高、低光衰的红色荧光粉, 对于改善W-LED的应用性能十分重要. 对此, Nassau等[4]利用 CaMoO4:Eu3+丰富的4f-4f能级, 研发基于5D0→7F2电偶极跃迁的化学性质稳定的高质量红色荧光粉. 目前, 该荧光粉主要采用高温固相法制备, 但煅烧温度高、产品颗粒大且易团聚, 严重影响发光性能. 采用水热法[5]、溶胶−凝胶法[6]、燃烧法[7]以及化学共沉淀等湿化学方法可以避免上述问题. 其中, 化学共沉淀法因具有颗粒小、组分均匀、操作简单等优点而备受人们关注. Zhao等[8]分别使用NH3·H2O、NH4HCO3和(NH2)2CO作为沉淀剂, 合成了CaMoO4:Eu,Sm红色荧光粉,其大小均匀, 粒径1μm且无明显团聚; 王贵喜等[9]也使用化学共沉淀法制备 CaMoO4:Eu3+荧光粉, 详细分析 Eu3+的引入对晶体结构的影响. 但上述使用的都是单一沉淀剂, 在沉淀过程中溶液 pH值有一定变化, 形成的前驱体大小并不均匀, 使荧光粉颗粒粒径分布较宽. 若使用 NH4HCO3-NH3·H2O混合沉淀剂, 则可能由于缓冲作用而使局部溶液 pH值保持基本不变, 成核过程更加均匀, 有利于形成细小、无团聚且组分均匀颗粒. 本工作拟以NH4HCO3-NH3·H2O作为混合沉淀剂, 通过化学共沉淀法合成CaMoO4:Eu3+红色荧光粉, 并分析晶相形成过程以及沉淀剂、煅烧温度等对荧光粉性能影响.1 实验1.1 试剂与仪器Eu2O3(99.99%, 瑞科稀土冶金及功能材料国家工程研究中心有限公司);Ca(NO3)2·4H2O(AR, 重庆博艺化学试剂有限公司); (NH4)6Mo7O24·4H2O(AR,重庆川东化工有限公司化学试剂厂); NH4HCO3(AR,上海试赫维化工有限公司); NH3·H2O(AR, 国营重庆无机化学试剂厂); HNO3(AR, 重庆川东化工有限公司化学试剂厂).BT100-1J型蠕动泵(保定兰格恒流泵有限公司); SGM3817B型可编程箱式高温炉(洛阳市西格马仪器制造有限公司); DTG-60H型差热−热重分析仪(日本 Shimadzu 公司); XRD-6000型X射线衍射仪(日本 Shimadzu公司, CuKα辐射,λ=0.15405nm); TESCAN VEGAⅡLMU扫描电子显微镜(捷克TESCAN公司); RF-5301型分子荧光光度计(日本岛津公司).1.2 CaMoO4:Eu3+荧光粉的合成按 CaMoO4:Eu3+化学计量比分别称取 Eu2O3、Ca(NO3)2·4H2O和(NH4)6Mo7O24·4H2O, 并用适量稀硝酸(v(HNO3):v(H2O)=1:1)加热溶解Eu2O3, 用去离子水溶解Ca(NO3)2·4H2O和(NH4)6Mo7O24·4H2O, 再将上述溶液混合均匀即为母液. 分别配置1～3mol/L的 NH4HCO3、NH3·H2O溶液和一定体积比的NH4HCO3-NH3·H2O混合溶液. 在不断剧烈搅拌下,使用蠕动泵(流量 5mL/min)采用反滴方式将母液滴加到这些溶液(NH4HCO3-NH3·H2O、NH4HCO3和NH3·H2O沉淀剂)中, 结束后继续搅拌1h, 停止搅拌,室温陈化 3～5h, 倒掉上清液, 沉淀抽滤并用蒸馏水洗涤, 在110～120℃干燥12h即得前驱体. 前驱体在500℃预烧, 600～1000℃煅烧后随炉冷却, 得到分散均匀无需球磨的粉红色荧光粉. 同时采用文献[10]的高温固相法合成 CaMoO4:Eu3+红色荧光粉用于对比研究其理化性质和发光性能.1.3 表征使用DTG-60H型差热-热重分析仪研究前驱体粉末热分解与晶相形成过程, 气氛为N2, 升温速度10 ℃ / m in;采用XRD-6000型X射线衍射仪分析荧光粉的晶体结构, 工作电压40kV, 工作电流30mA,扫描速度8°/mi n, 步长0.02°, 扫描范围10～70°; 使用 SEM 对荧光粉表面形貌进行分析, 激发电压10kV, 放大倍数10000倍; 利用RF-5301型分子荧光光度计测试红色荧光粉的激发与发射光谱, 光源为氙灯, 工作电压18kV, 激发和发射狭缝均为3nm.2 结果与讨论2.1 CaMoO4:Eu3+前驱体晶相形成过程图 1为使用 NH4HCO3-NH3·H2O混合沉淀剂,采用化学共沉淀法制备的前驱体在煅烧过程中的TG-DTA曲线. 由图1可知, 在DTA曲线的435℃处有一吸热峰, 对应到TG曲线上有显著失重现象,这归结于前驱体中部分碱式碳酸盐的分解. 前驱体粉末主要失重部分发生在500℃以下, 当温度高于500℃后, 失重过程缓慢进行但不明显. 从图1中还可以看出, TG曲线的基线不平滑, 这是前驱体热分解中多个反应交替重叠而致[11]. 此外, 在DTA曲线的600～900℃有一宽而弱的放热峰, 对应的TG曲线无明显失重, 这涉及无定型 CaMoO4:Eu3+向白钨矿结构的晶形转变与完善过程. 温度继续上升超过1000℃后, 一个较弱的放热峰逐渐形成, 这与CaMoO4:Eu3+白钨矿结构的晶格畸变有关[12].图1 CaMoO4:Eu3+前驱体的差热−热重曲线Fig. 1 DTA-TG curves of CaMoO4:Eu3+ precursor图 2给出在不同煅烧温度, 以混合沉淀剂制备的CaMoO4:Eu3+荧光粉XRD图谱, 煅烧时间4h. 由图2可知, 前驱体在600℃煅烧时出现CaMoO4白钨矿结构的主要衍射峰, 但在2θ分别为13.0°、23.6°、26.0°和27.7°处存在 MoO3杂峰; 煅烧温度升到700℃时, 样品的衍射峰与 CaMoO4标准卡 JCPDS 29-0351一致, 为单一的四方晶系白钨矿结构; 随着煅烧温度的上升, XRD衍射峰半峰宽变小, 峰形更尖锐, 峰强度增加, 表明晶体逐渐生长完善, 结晶度提高. 但当温度达到1000℃时, 衍射峰强度反而明显下降, 并出现一些微弱的杂峰, 其原因在于温度过高时, 部分CaMoO4分解为CaO和MoO3[13].2.2 CaMoO4:Eu3+荧光粉表面形貌分析图2 不同煅烧温度得到的CaMoO4:Eu3+的XRD图谱Fig. 2 XRD patterns of CaMoO4:Eu3+ calcined at different temperaturesNH4HCO3-NH3·H2O as precipitator众所周知, 荧光粉的颗粒大小及形貌在LED应用中起着非常重要的作用. 小颗粒类球型荧光粉,具有致密度好、存储密度和发光效率高等优点[14].图3为煅烧温度900℃时, 以NH4HCO3-NH3·H2O、NH4HCO3或NH3·H2O作为沉淀剂以及高温固相法合成的 CaMoO4:Eu3+荧光粉的表面形貌. 分析表明,高温固相法制备的荧光粉为多面体形状, 颗粒较大、尺寸不均匀且团聚严重; 化学共沉淀法制备的产品为细小类球形颗粒, 而使用混合沉淀剂制备的荧光粉颗粒更细小均匀, 这是因为NH4HCO3和NH3·H2O可形成缓冲溶液, 释放出CO32-和OH-的速度比单独的NH4HCO3或NH3·H2O慢, 可提供均匀的沉淀环境, 因此形成的颗粒大小更均匀, 表面形貌更好, 平均粒径0.9μm, 这种粒径均匀细小的荧光粉使用时比表面积大、热导性好, 有利于延长白光LED的寿命[15]. 因此, 采用NH4HCO3-NH3·H2O混合沉淀剂, 使用化学共沉淀法制备的荧光粉具有更佳的使用性能.2.3 沉淀剂类型对荧光粉发光性能影响图3 添加不同沉淀剂制备的CaMoO4:Eu3+荧光粉的SEM照片Fig. 3 SEM images of CaMoO4:Eu3+ phosphors synthesized by adding different precipitators(a) Solid-state method; (b) NH3·H2O; (c) NH4HCO3; (d)NH4HCO3-NH3·H2O图 4为900℃煅烧时, 分别使用NH3·H2O、NH4HCO3和NH4HCO3-NH3·H2O为沉淀剂, 以及采用高温固相法合成的 CaMoO4:xEu3+(x=0.15)的激发光谱, 监测波长614nm. 由图4可知, 使用混合沉淀剂合成的CaMoO4:Eu3+荧光粉激发峰强度明显高于其它样品, 这有利于提高荧光粉在使用过程中的高效光输出率. 此外, 所有样品均由300～350nm宽吸收带和 350～500nm的一系列窄峰组成. 该宽带为Eu−O电荷迁移带(CTS), 即一个电子从氧离子跃迁到铕离子上形成组合态的吸收. 与高温固相法相比,使用混合沉淀剂制备的荧光粉的Eu−O电荷迁移带向长波方向有较小移动, 这主要是由小颗粒的表面与界面效应引起的晶格畸变造成的[16]. 同时, 由于化学共沉淀制备的荧光粉颗粒远小于高温固相法,使Eu3+−O2-间的电子云更偏向于 Eu3+, 激发时, 电子从O2-到Eu3+的迁移更容易, 能量更少, 使电荷迁移的位置向长波方向移动. 而350～500nm的窄峰均来源于Eu3+的 4f6电子跃迁吸收, 分别对应于7F0→5D4(362nm), 7F0→5L7 (383nm), 7F0→5L6 (394nm), 7F0→5D3 (425nm), 7F0→5D2 (465nm), 7F0→5D1 (475nm)跃迁. 其中, 7F0→5L6和7F0→5D2吸收远强于其它峰. 与文献[17]相比, 该激发光谱几乎没有Mo-O电荷吸收带, 这是因为 Eu3+取代 Ca2+导致的微小晶体结构缺陷, 使MoO42−的强度减小甚至猝灭[9]; 且由于 MoO42-吸收的能量有效传递给 Eu3+,使465nm的7F0→5D2跃迁明显增强. 因此, 使用混合沉淀剂制备的 CaMoO4:Eu3+红色荧光粉, 不仅能匹配蓝光LED芯片, 而且也能匹配紫光LED芯片,用于商业W-LED时可显著改善显色性.图4 添加不同沉淀剂的CaMoO4:Eu3+荧光粉的激发光谱Fig. 4 Excitation spectra of CaMoO4:Eu3+ phosphors synthesized by adding different precipitators(a) NH3·H2O; (b) NH4HCO3; (c) NH4HCO3-NH3·H2O; (d) Solid-state method图5 添加不同沉淀剂的CaMoO4:Eu3+荧光粉的发射光谱Fig. 5 Emission spectra of CaMoO4:Eu3+ phosphors synthesized by adding different precipitators(a) NH3·H2O; (b) NH4HCO3; (c) NH4HCO3-NH3·H2O; (d) Solid-state method图 5给出煅烧温度900℃时, 分别使用NH3·H2O、NH4HCO3和NH4HCO3-NH3·H2O沉淀剂,以及高温固相法合成的 CaMoO4:xEu3+(x=0.15)荧光粉的发射光谱, 激发波长394nm. 由图5可知, 使用NH4HCO3-NH3·H2O混合沉淀剂时, 其发光强度明显高于使用单独的沉淀剂, 这是由于NH3·H2O与NH4HCO3能够形成缓冲溶液, 在沉淀过程中, 溶液pH值保持基本不变, 形成的颗粒无团聚, 组分更均匀, 因此发光性能更好, 与紫光 LED芯片更匹配;同时, 使用 NH4HCO3-NH3·H2O混合沉淀剂制备的CaMoO4:Eu3+荧光粉发光强度约为高温固相法的 2倍, 其原因在于共沉淀法是在液相环境下进行, 形成的前驱体颗粒各组分均匀, 在煅烧过程中更有利于 Eu3+进入 CaMoO4晶格形成有效的发光中心[18].与高温固相法得到的多面体颗粒相比, 使用化学共沉淀法制备的类球形小颗粒荧光粉, 其表面缺陷和氧空穴更少, 在使用过程中具有更高的发光效率[19].从发射光谱图还可看出, 以NH3·H2O为沉淀剂时,其发光强度反而远低于高温固相法制备的荧光粉,可能是因为反应物各组分未完全充分沉淀形成前驱体, 这也充分说明沉淀剂的选择对产物的发光性能影响很大. 从图中还可以看出, 所有样品的发射光谱峰形及峰位置相同, 均是 Eu3+的特征跃迁(5D0→7F3(654nm), 5D0→7F2(615nm), 5D0→7F1 (590nm) ), 但5D0→7F2的发射强度明显高于其它发射峰. 根据光谱选律,5D0→7F2的电偶极跃迁原本属于禁阻的, 但当Eu3+的4f组态与宇称相反的5d 和5g组态发生混合或对称性偏离反应中心时, 晶体中的宇称选律放宽, f→f禁戒跃迁被部分解禁, 出现5D0→7F2等电偶极跃迁, 并以5D0→7F2电偶极跃迁发射红光(约615nm)为主[20].2.4 煅烧温度对发光性能的影响图 6给出了不同煅烧温度下, 使用 NH4HCO3-NH3·H2O混合沉淀剂制备的CaMoO4:Eu3+荧光粉的发射光谱, 内插图为 CaMoO4:Eu3+荧光粉发光强度与煅烧温度的关系图, 激发波长为 394nm. 对于晶体发光材料, 煅烧温度直接决定荧光粉的晶相形成,而晶相的结晶度越高, 其发光性能越好. 由图可知,在不同煅烧温度下的发射光谱图形状及峰位置均相同, 只是强度差异较大. 当煅烧温度低于600℃时,由于温度过低, 前驱体没有完全转变为目标产物,发光强度低; 随着温度上升, 荧光粉晶相生长逐渐完善, 结晶度提高, 在900℃发光强度达到最大; 当温度升到 1000℃时, 合成的荧光粉为淡灰色颗粒,这是因为温度过高, 部分 CaMoO4:Eu3+分解, 导致发光强度明显下降.图6 不同煅烧温度下CaMoO4:Eu3+荧光粉的发射光谱Fig. 6 Emission spectra of CaMoO4:Eu3+ calcined at different temperatures(a) 600℃;(b) 700℃; (c) 800℃; (d) 900℃; (e) 1000℃Using NH4HCO3-NH3·H2O as precipitator. Inset is the relationship curve between emission intensity and calcination temperature3 结论采用 NH4HCO3-NH3·H2O沉淀剂, 通过化学共沉淀法制备出大小均匀, 粒径为0.9μm的类球形CaMoO4:Eu3+红色荧光粉. 当煅烧温度为700℃时,前驱体全部转变成 CaMoO4白钨矿结构; 且煅烧温度为900℃的荧光粉发光性能最好; 制备的CaMoO4:Eu3+荧光粉激发光谱包括7F0→5L6 (394nm)和7F0→5D2 (465nm) 的强电子吸收, 与蓝光和紫光LED芯片均匹配, 能改善商业W-LED的显色性能;与高温固相法相比, 使用混合沉淀剂的CaMoO4:Eu3+荧光粉发光强度为高温固相法的2倍,明显增强了红色荧光粉的发光性能.参考文献:【相关文献】[1] Haque M M, Lee H L, Kim D K. Luminescent properties of Eu3+-activated molybdate-based novel red-emitting phosphors for LEDs. J. Alloys Compd., 2009, 481(1/2): 792−796.[2] Dong T T, Li Z H, Ding Z G, et al. Characterizations and properties of Eu3+-doped ZnWO4 prepared via a facile self-propagating combustion method. Materials Research Bulletin, 2008, 43(7): 1694−1701.[3] Hwang K S, Seung H, Kim J T. Sol–Gel synthesis of red-emitting LiEuW2O8 powder as a near-ultraviolet convertible phosphor. Ceramics International, 2009, 35(6): 2517−2519. [4] Nassau K, Levinstein H J, Loiaconon G M. A comprehensive study of trivalent tungstates and molybdates of the type L2(MO4)3. Journal of Physics and Chemistry of Solids, 1965, 26(12): 1805−1806.[5] Cao F B, Tian Y W, Chem Y J, et al. Luminescence investigation of red phosphorsCa0.54Sr0.34−1.5xEu0.08Smx(MoO4)y(WO4)1−y for UV-white LED device. Journal of Luminescence, 2009, 129(6): 585−588.[6] 周立亚, 王雷, 魏建设, 等. 白光 LED 用红色荧光粉CaMoO4:Eu3+的制备及发光性能研究. 化学研究与应用, 2008, 20(8): 952−956.[7] 汪正良. 碱金属一稀土铝/钨酸盐的合成、发光及其在发光二极管的应用研究. 中山: 中山大学博士论文, 2006.[8] Zhao C L, Hu Y S, Zhuang W D, et al. Luminescence modification of Eu3+-activated molybdate phosphor prepared via co-precipitation. Journal of Rare Earths, 2009, 27(5): 758−760.[9] 王贵喜, 薄素玲, 齐霞, 等(WANG Gui-Xi, et al). CaMoO4:Eu3+发光材料的制备和发光性质的研究. 无机化学学报(Chin. J. Inorg. Chem.), 2009, 25(2): 350−353.[10] Zhou L Y, Wei J S, Gong F Z. A potential red phosphor ZnMoO4:Eu3+ for light-emitting diode application. Journal of Solid State Chemistry, 2008, 181(6): 1337−1341. [11] 黎学明, 向星, 杨文静, 等(LI Xue-Ming, et al). (Y, Bi)AG:Eu3+红色荧光粉化学共沉淀合成与表征. 无机材料学报(Journal of Inor ganic Materials), 2009, 24(5): 1409−1414.[12] Ryu J H, Yoon J W, Lium C S, et al. Microwave-assisted synthesis of CaMoO4 nano-powders by a citrate complex method and its photoluminescence property. J. Alloys Compd., 2005, 390(1/2): 245−249.[13] Mikhailika V B, Henrya S, Krausa S H, et al. Temperature dependence of CaMoO4 scintillation properties. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 2007, 583(2): 350−355.[14] 刘军, 康明, 孙蓉, 等. 共沉淀法合成 CaO:Eu3+红色荧光粉的研究. 化工新型材料, 2009,37(4): 23−25.[15] 余泉茂, 刘中仕, 荆西平. 场发射显示器(FED)荧光粉的研究进展. 液晶与显示, 2005, 20(1):7−14.[16] 刘世江, 孙洪巍, 黄淼淼, 等. 共沉淀法制备Al2O3:Eu红色荧光粉及其发光性能研究. 中国陶瓷, 2007, 43(3): 22−25.[17] Hu Y S, Zhuang W D, Ye H Q, et al. A novel red phosphor for white light emitting diodes. J. Alloys Compd., 2005, 390(1/2): 226−229.[18] 张凯, 刘河州, 仵亚婷, 等(ZHANG Kai, et al). YAG: Ce纳米荧光粉发光的温度依赖特性. 无机材料学报(Journal of Inorganic Materials), 2008, 23(5): 1045−1048.[19] Yan B, Wu J H. NaY(MoO4)2:Eu3+ and NaY0.9Bi0.1(MoO4)2:Eu3+ submicrometer phosphors: hydrothermal synthesis assisted by room temperature-solid state reaction, microstructure and photoluminescence. Materials Chemistry and Physics, 2009, 116(3): 67−71.[20] 彭智伟, 王玲玲, 刘晃清, 等(PENG Zhi-Wei , et al). Gd2O3:Eu3+纳米晶的燃烧合成及光致发光性质. 物理学报(Acta Physica Sinica), 2007, 56(2): 1162−1165.。
燃烧法合成CaMoO4：Eu 3+及其发光性能的研究
（ｎ ｔｔ ｔ ｆＭ ａ ｅ ｉｌ Ｓ ｉｎ ｅａ ｄＴｅ ｈ ｏ ｏ ｙ，Ｃｈ ｎ ｄ ｉｅ ｓｔ ｆＴｅ ｈ ｏｏ ｙ Ｉ ｓｉｕ ｅｏ ｔｒａｓ ｃｅ ｃ ｎ ｃ ｎ ｌｇ ｅ ｇ ｕ Ｕｎ ｖ ｒｉｙ ｏ ｃ ｎ ｌｇ ，Ｃｈ ｎ ｄ １ ０ ９ ｅ ｇ ｕ６ ０ ５ ）
Ｖ ｏ１ ９ Ｎ Ｏ ．３ ．４
・
化
பைடு நூலகம்
工
新
型
材
料
第 ３ 卷第 ４ ９ 期
２ １ 年 ４月 ０１
１８・ １
ＮＥＷ Ｈ ＥＭ Ｉ Ｃ ＣＡＬ Ａ ＴＥＲＩ ＬＳ Ｍ Ａ
燃 烧 法 合 成 Ｃａ Ｏ４ Ｅｕ＋ 其 发 光 性 能 的 研 究 Ｍｏ ： ３ 及
王 曼琳 邱 克 辉 李峻 峰
Ｃａ ｏ ｎ ｈ Ｍ ｏ ： 计 ｈ ｄ ｔ ｅ ｔ ｐ ｆ ｓ ｈ ｅ ｉ ｒ ｓ ａ ｔ ｕ ｔ ｒ ｔ ｈ ｗａ ｆ ｔ ｔａ ｏ ａ ｓ ｓ ｅ ｗｉ ｐ ｃ Ｍ ０４ａ ｄ ｔ ｅ Ｃａ ０４ Ｅｕ ａ ｈ ｙ ｅ ｏ ｃ ｅ ｌ ｅ ｃ ｙ ｔ ｌｓｒ ｃ ｕ ｅ ｗｉ ｓ ｏ ｅ ｒ ｇ ｎ ｌ ｙ ｔｍ ｔ ａ ｓ ａ ｅ ｔ ｃ ｈ
（ 成都理 工 大学材料 科 学技 术研 究所 ， 都 ６ ０ ５ ） 成 １ ０ ９
摘 要 采 用柠 檬 酸 作 为 燃 料 ， 过 燃 烧 法 制 备 了 Ｃ Ｍｏ ４蓝 色以 及 Ｃ Ｍｏ ４ Ｅ 什 红 色 荧光 粉 。研 究 了 Ｅ 抖 的掺 通 ａ ０ ａ ０ ：ｕ ｕ
入 、 应 温 度 以及 反 应 时 间对 所 制 得 的 Ｃ Ｍｏ Ｅ 的 晶 体 结 构 以及 发 光 性 能 的 影 响 。Ｘ Ｄ 谱 图 分 析 显 示 合 成 样 品 反 ａ Ｏ ：ｕ Ｒ
化学燃烧发光实验报告
一、实验目的1. 通过实验，了解燃烧发光的原理和过程。
2. 掌握化学燃烧发光实验的操作步骤。
3. 观察并分析燃烧发光实验的现象，提高观察能力和实验操作技能。
二、实验原理燃烧发光实验是指通过化学反应产生热量和光能的过程。
在实验中，通常使用可燃物质（如蜡烛、酒精等）作为反应物，在点燃后发生燃烧反应，产生火焰和光亮。
燃烧发光的原理如下：1. 可燃物质在燃烧过程中与氧气发生化学反应，生成二氧化碳、水等产物。
2. 化学反应过程中释放出大量的热量，使温度升高，产生火焰。
3. 火焰中的高温气体激发电子跃迁，产生光能，从而发出光亮。
三、实验用品1. 蜡烛2. 火柴3. 烧杯4. 水槽5. 澄清的石灰水6. 小刀7. 玻璃棒8. 纱布9. 秒表四、实验步骤1. 将蜡烛固定在烧杯中，确保蜡烛底部与烧杯底部接触良好。
2. 使用火柴点燃蜡烛，观察蜡烛燃烧的现象。
3. 用玻璃棒轻轻搅拌蜡烛火焰，观察火焰的层次和变化。
4. 在蜡烛火焰上方罩一个干燥的烧杯，观察烧杯壁上的水珠现象。
5. 取下烧杯，迅速倒入少量澄清的石灰水，振荡，观察石灰水的变化。
6. 用火柴点燃刚熄灭的蜡烛白烟，观察火焰和现象。
7. 记录实验过程中观察到的现象，包括火焰颜色、温度、层次、水珠、石灰水变化等。
五、实验现象1. 蜡烛点燃后，火焰呈黄色，有明显的层次。
2. 火焰分为外焰、内焰和焰心三层，外焰温度最高，焰心温度最低。
3. 烧杯壁上出现水珠，说明蜡烛燃烧时产生了水。
4. 澄清的石灰水变浑浊，说明蜡烛燃烧时产生了二氧化碳。
5. 点燃刚熄灭的蜡烛白烟，火焰较小，温度较低。
六、实验结论1. 燃烧发光实验证明了可燃物质在燃烧过程中与氧气发生化学反应，产生热量和光能。
2. 蜡烛燃烧时，火焰分为外焰、内焰和焰心三层，外焰温度最高，焰心温度最低。
3. 蜡烛燃烧时产生了水和二氧化碳两种物质。
4. 点燃刚熄灭的蜡烛白烟，火焰较小，温度较低。
七、实验注意事项1. 实验过程中注意安全，避免火灾和烫伤。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
本科生实验报告实验课程材料设计与制备综合实验学院名称材料与化学化工学院专业名称材料科学与工程学生姓名冯有增学生学号201202040223指导教师邱克辉实验地点C201实验成绩二〇一五年五月——二〇一五年六月填写说明1、适用于本科生所有的实验报告（印制实验报告册除外）；2、专业填写为专业全称，有专业方向的用小括号标明；3、格式要求：①用A4纸双面打印（封面双面打印）或在A4大小纸上用蓝黑色水笔书写。
②打印排版：正文用宋体小四号，1.5倍行距，页边距采取默认形式（上下2.54cm，左右2.54cm，页眉1.5cm，页脚1.75cm）。
字符间距为默认值（缩放100%，间距：标准）；页码用小五号字底端居中。
③具体要求：题目（二号黑体居中）；摘要（“摘要”二字用小二号黑体居中，隔行书写摘要的文字部分，小4号宋体）；关键词（隔行顶格书写“关键词”三字，提炼3-5个关键词，用分号隔开，小4号黑体)；正文部分采用三级标题；第1章××(小二号黑体居中，段前0.5行)1.1 ×××××小三号黑体×××××（段前、段后0.5行）1.1.1小四号黑体（段前、段后0.5行）参考文献（黑体小二号居中，段前0.5行），参考文献用五号宋体，参照《参考文献著录规则（GB/T 7714－2005）》。
实验一燃烧法合成红色发光材料Li2CaSiO4:Eu3+一、实验名称：燃烧法合成红色发光材料Li2CaSiO4:Eu3+二、实验目的：1、掌握燃烧法的实验原理和材料的基本测试方法；2、掌握燃烧法合成Li2CaSiO4:Eu3+粉体的制备过程；3、研究Eu3+浓度变化对荧光粉发光性能的影响；三、实验原理燃烧法是指通过前驱物的燃烧合成材料的一种方法。
当反应物达到放热反应的点火温度时，以某种方法点燃，随后的反应即由放出的热量维持，燃烧产物就是拟制备的目标产物。
其基本原理是将反应原料制成相应的硝酸盐，加入作为燃料的尿素（还原剂），在一定的温度下加热一定时间，经剧烈的氧化还原反应，溢出大量的气体，进而燃烧得到产物。
nSi(O2C2H5)4+nH2O== nSi(OH) 4+4nC2H5OH6LiNO3+3Ca(NO3)2+ 3Si(OH) 4+ 12CO(NH2)2 ==3Li2CaSiO4+12CO2+4NH3+24H2O+16N2用燃烧法合成发光材料具有相当的适用性，燃烧过程产生的气体还可充当还原保护气氛，并具备不需要复杂的外部加热设备，工艺过程简便，反应迅速，产品纯度高，发光亮度不易受损，节省能源等优点，是一种很有意义的高效节能合成方法。
四、实验药品及仪器药品：三氧化二铕（Eu2O3），硝酸钙（Ca(NO3)2·4H2O），尿素，正硅酸乙酯（Si(OC2H5)4），硝酸锂（LiNO3），浓HNO3，去离子水。
仪器：电子天平，量筒，烧杯，移液管，磁力搅拌器，恒温干燥箱，刚玉坩埚，马弗炉，X射线粉晶衍射仪（XRD），荧光光谱仪（FL）。
五、注意事项1、准确称量样品；2、严格按照实验流程操作；3、注意安全；六、实验配比按Li2Ca1-x SiO4:xEu3+ (x=0.03，0.04，0.05，0.06)配比，以Eu3+浓度为变量设计实验，实验共计4组，各实验药品质量/体积如下表所示：七、实验步骤：1、用量筒量取一定量的正硅酸乙酯溶液缓慢滴加到适量的乙醇和水混合溶液中，并添加少量HNO3作为催化剂，置于磁力搅拌器上常温搅拌0.5小时，得到正硅酸乙酯的水解溶液A；2、按Li2Ca1-x SiO4:xEu3+ (x=0.05，0.07，0.9，0.11)化学计量比，精确称取各原料。
3、将称取的Eu2O3溶解于浓HNO3（需要用电炉加热）得到溶液B，将事先称好的Ca(NO3)2·4H2O、LiNO3溶于适量水，配成溶液C；4、将B、C溶液加入到溶液A中，再加入称量好的尿素，在75℃继续加热搅拌0.5小时左右，得无色凝胶；5、将上述溶胶快速转移到刚玉坩埚中，置于马弗炉中，于700℃恒温焙烧1小时后取出得白色粉末样品；6、采用XRD、FL等测试方法对样品进行测试分析。
八、实验流程简图：九、实验现象观察与记录观察记录溶解、搅拌过程中的实验现象，对得到的样品性状特征进行描述。
在暗室中，通过紫外灯照射合成样品，初步观察样品的发光亮度和发光颜色，对不同实验条件下合成样品的发光情况进行相互对比，来观察不同的实验条件对合成样品发光情况的影响。
十、测试与分析将合成样品进行X射线衍射、荧光光谱等测试，进行合成物的物相组成、发光性能等分析，分析了解样品的发光性能与合成工艺参数之间的关系。
1、不同实验配比对样品物相的影响燃烧法所得系列样品Li2Ca1-x SiO4:xEu3+ (x=0.03，0.04，0.05，0.06)的衍射图谱如图1所示。
图1由图可知，Li2Ca1-x SiO4:xEu3+的不同实验配比（x=0.03，0.04，0.05，0.06)，对样品的物相结构没有明显的改变，由Jade软件对x=0.03，x=0.04，x=0.05，x=0.06这4组不同配比样品的XRD图谱进行分析，结果显示样品的衍射数据与Li2CaSiO4的标准卡(JCPDS NO.27-0290)基本相同，且4组样品的XRD峰位及其大小锐度也十分相似。
说明不同实验配比（x=0.03，0.04，0.05，0.06)对燃烧法制得的样品的物相结构没有明显影响。
2、Li2CaSiO4: Eu3+发光性能下图2为Li2CaSiO4:Eu3+的发光性能图谱。
由图2，Li2CaSiO4:Eu3+在紫外光的激发下，其发光最强锐的峰线位于392nm，即样品在波长为392nm光的激发下发出的光强度最强；图3是在392nm紫外光的激发下的激发光谱，Li2CaSiO4:Eu3+的主发射峰位于620nm，发射的光为红光波段，即样品在紫外光的激发下发红光。
图2 图33、Eu3+浓度对发光性能的影响Li2CaSiO4:Eu3+是以Eu3+离子为发光中心的发光材料，所以Eu3+离子浓度对材料性能十分重要。
本实验针对不同Eu3+浓度进行了实验，观察Eu3+掺杂浓度的变化对发光材料的影响。
图4从图4中可以看出，在不同的Eu3+掺量下，样品的激发光谱形状基本相同，发光最强锐的峰线位于392nm。
说明不同的Eu3+掺量下，样品均是在波长为392nm光的激发下发出的光强度最强。
但在固定波长光的激发下，Eu3+掺量从x=0.03增加到x=0.04，样品激发强度减小；当x=0.05增加到x=0.06时，样品激发强度增大。
图5从图5中可以看出，在不同的Eu3+掺量下，样品的发射光谱形状基本相同，发射主峰均位于620nm。
当稀土Eu3+掺量从x=0.03增加到x=0.04时，样品的发射光谱强度逐渐减弱；当Eu3+掺量从x=0.05增加到x=0. 06时，样品的发射光谱强度则逐渐增强。
当Eu3+的掺量在x=0.06时，样品的发光亮度以及余辉时间都比较大。
这是因为Eu3+离子的掺量越高，将具有更多的掺杂离子进入基质晶格，形成更多的发光中心，促进发光亮度的提高。
在这过程中，Eu3+的辐射跃迁占据主导地位，所以发光强度随着Eu3+的掺量提高呈现急剧的增长趋势。
十一、实验结论本实验采用燃烧法合成红色发光材料Li2CaSiO4:Eu3+，探究了实验配比和不同热处理方法对实验制得样品的物相结构和发光性能的影响。
经过相关的分析得出结论如下：燃烧法制备Li2Ca1-xSiO4:xEu3+，实验配比的不同(x=0.03，0.04，0.05，0.06)对物相结构没有明显影响，其激发光谱和发射光谱的形状基本相同；但实验配比影响发光强度，实验证明Li2Ca1-xSiO4:xEu3+当x=0.06具有最强的发光强度。
实验二溶胶凝胶法合成红色发光材料Bi4Si3O12:Eu3+一、实验名称：溶胶凝胶法合成红色发光材料Bi4Si3O12:Eu3+二、实验目的：1、掌握溶胶凝胶法的实验原理和材料的基本测试方法；2、掌握溶胶凝胶法合成Bi4Si3O12:Eu3+粉体的制备过程；3、研究Eu3+浓度变化对荧光粉发光性能的影响；三、实验原理溶胶－凝胶法就是用含高化学活性组分的化合物作前驱体，在液相下将这些原料均匀混合，并进行水解、缩合化学反应，在溶液中形成稳定的透明溶胶体系，溶胶经陈化胶粒间缓慢聚合，形成三维空间网络结构的凝胶，凝胶网络间充满了失去流动性的溶剂，形成凝胶。
凝胶经过干燥、烧结固化制备出分子乃至纳米亚结构的材料。
一般是将酯类化合物或金属醇盐溶于有机溶剂中，形成均匀的溶液，然后加入其他组分，在一定温度下反应形成凝胶，最后经干燥处理制成产品。
其最基本的反应是：1、水解反应：M(OR)n + xH2O → M (OH) x (OR) n－x + xROH2、聚合反应：－M－OH + HO－M－→ －M－O－M－+H2O－M－OR + HO－M－→ －M－O－M－+ROH溶胶－凝胶法与其它方法相比具有许多独特的优点：1、由于溶胶－凝胶法中所用的原料首先被分散到溶剂中而形成低粘度的溶液，因此，就可以在很短的时间内获得分子水平的均匀性，在形成凝胶时，反应物之间很可能是在分子水平上被均匀地混合。
2、由于经过溶液反应步骤，那么就很容易均匀定量地掺入一些微量元素，实现分子水平上的均匀掺杂。
3、与固相反应相比，化学反应将容易进行，而且仅需要较低的合成温度，一般认为溶胶-凝胶体系中组分的扩散在纳米范围内，而固相反应时组分扩散是在微米范围内，因此反应容易进行，温度较低。
4、选择合适的条件可以制备各种新型材料。
溶胶-凝胶法也存在某些问题：通常整个溶胶－凝胶过程所需时间较长（主要指陈化时间），常需要几天或者几周；还有就是凝胶中存在大量微孔，在干燥过程中又将会逸出许多气体及有机物，并产生收缩。
四、实验药品及仪器药品：Eu2O3（氧化铀）、BiN3O9.5H2O(五水硝酸铋)、TEO(正硅酸乙酯)、稀硝酸（HNO3）、乙醇、柠檬酸、去离子水仪器：电子天平，量筒，烧杯，移液管，磁力搅拌器，恒温干燥箱，刚玉坩埚，马弗炉，X射线粉晶衍射仪（XRD），荧光光谱仪（FL）。
五、实验配比按(Bi1-x Eu x)4Si3O12(x=0.01,0.015,0.02,0.025) 为配比，以Eu3+浓度为变量设计实验，实验共计4组，各实验药品质量/体积如下表所示：六、注意事项：1、准确称量样品；2、严格按照实验流程操作；3、注意安全；七、实验步骤：1、用量筒量取一定量的正硅酸乙酯溶液缓慢滴加到适量的乙醇和水混合溶液中，称取一定量的柠檬酸加入，置于磁力搅拌器上常温搅拌30分钟，得到正硅酸乙酯的水解溶液A；2、按(Bi1-x Eu x)4Si3O12(x=0.01,0.015,0.02,0.025)化学计量比，精确称取各原料。