稀土硫氧化物的微波法合成及發(fā)光特性.pdf

1、稀土元素包括鈧、釔以及57-71號(hào)鑭系元素共計(jì)17種元素。稀土元素的電子組態(tài)是[Xe]4f0-145s25p65d0～16s2，而鑭系三價(jià)離子的基態(tài)電子組態(tài)為[Xe]4fn。稀土元素未充滿的4f電子層結(jié)構(gòu)及由此產(chǎn)生的多種多樣的電子能級(jí)決定了稀土元素優(yōu)良的光學(xué)性質(zhì)，已被廣泛地用于熒光、激光和電光源材料。稀土硫氧化物具有六方晶系結(jié)構(gòu)，其化學(xué)鍵呈現(xiàn)為離子鍵-共價(jià)鍵的混合態(tài)。該類材料化學(xué)穩(wěn)定性好，不溶于水，熔點(diǎn)高達(dá)2000～2200℃，抗氧化性

2、強(qiáng)，發(fā)光效率高，被廣泛用作各種發(fā)光材料基質(zhì)。因此關(guān)于稀土硫氧化物的制備及性質(zhì)研究具有重要的意義。
　　 微波輻射法是近年來(lái)合成發(fā)光材料的新方法。該方法與其它合成方法相比具有諸多優(yōu)點(diǎn)，例如：操作簡(jiǎn)單，升溫速度快，明顯降低反應(yīng)時(shí)間，省電節(jié)能，可得到純度高，晶型及發(fā)光性能好的樣品。因此得到了廣泛的關(guān)注。
　　 本文用微波法成功合成了系列硫氧化物基質(zhì)（Gd2O2S、La2O2S、Y2O2S），并對(duì)其進(jìn)行稀土離子、其它金屬離子的摻

3、雜，以制得新型的稀土發(fā)光材料。用X射線粉末衍射（XRD）、掃描電鏡（SEM）、熒光分光光度計(jì)等手段對(duì)合成產(chǎn)物進(jìn)行了分析和表征。經(jīng)過(guò)系統(tǒng)的研究得到以下結(jié)論和成果。
　　 （1）采用微波法成功合成了Eu3+離子摻雜的硫氧化物紅色發(fā)光粉La2O2S：Eu；并篩選出合適的微波吸收劑為活性炭；確定了最佳的反應(yīng)時(shí)間為20min；并研究了不同助熔劑Li2CO3，Na2CO3，K2CO3，Na3PO4，（NH4）2CO3，Na2C2O4以及Na

4、Cl對(duì)磷光體的物相結(jié)構(gòu)、微觀形貌及發(fā)光性能的影響。結(jié)果表明：除Na3PO4外，其它的助熔劑的加入均可得到單相晶體，材料的晶體結(jié)構(gòu)為六方晶系，與La2O2S的相同。顆粒尺寸以及微觀形貌因助熔劑的不同而有所差別。發(fā)光性質(zhì)研究表明：不同助熔劑的加入并沒(méi)有改變樣品發(fā)射譜主峰位置（627nm），但對(duì)其峰強(qiáng)度產(chǎn)生明顯影響：激發(fā)光譜的形狀隨助熔劑的不同并未發(fā)生明顯改變，但主峰的位置及強(qiáng)度發(fā)生了較大變化。
　　 （2）采用微波法在Ln2O28（

5、Ln=La、Gd、Y）體系中摻入Tb，合成了一系列綠色熒光粉。對(duì)產(chǎn)品的形成過(guò)程、微觀形貌、粒度大小、發(fā)光性質(zhì)等進(jìn)行了較為細(xì)致的研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：該體系的主發(fā)射峰均位于547nm，對(duì)應(yīng)于5D4→7F5的能級(jí)躍遷。Tb的摻雜濃度對(duì)樣品主發(fā)射峰的發(fā)光強(qiáng)度有著很重要的影響，在Gd2O2S中Tb的摻雜濃度5mol％時(shí)達(dá)到最大，繼續(xù)增加Tb的濃度，出現(xiàn)濃度猝滅現(xiàn)象，在La2O2S中Tb的最佳摻雜濃度為7mol％，而Y2O2S中Tb的最佳摻雜濃度為4.

6、5mol％。
　　 （3）首次用微波法合成了Gd2O2S：Eu3+，Ti4+，Mg2+紅色長(zhǎng)余輝發(fā)光材料。研究了不同助熔劑Li2CO3，Na2CO3，K2CO3，Na3PO4，KH2PO4以及Li2CO3和Na2CO3共同作用對(duì)磷光體的微觀形貌及發(fā)光性能的影響。結(jié)果表明：不同的助熔劑的加入均可得到單相晶體，材料的晶體結(jié)構(gòu)為六方晶系，與Gd2O2S的相同。顆粒分散性較好，晶粒尺寸以及形貌因助熔劑的不同而有所差別。發(fā)光性質(zhì)研究表明：

7、不同助熔劑的加入并沒(méi)有改變樣品發(fā)射譜主峰位置（627nm），但對(duì)其峰強(qiáng)度產(chǎn)生明顯影響，激發(fā)光譜中的情況與此相似。研究發(fā)現(xiàn)Li2CO3和Na2CO3共同作用可有效延長(zhǎng)余輝時(shí)間。
　　 （4）首次以過(guò)渡金屬離子.Ag對(duì)La2O2S體系進(jìn)行摻雜，制得La2O2S：Ag黃綠色熒光粉。研究發(fā)現(xiàn)：材料的晶體結(jié)構(gòu)為六方晶系，與La2O2S的相同。顆粒的形貌為類球形，分散性很好，尺寸在2μm左右。主發(fā)射峰位于544nm。研究發(fā)現(xiàn)Ag的摻雜濃度對(duì)