溶胶_凝胶法合成Sr_2SiO_4Dy_3_粉体及发光性能

［1 ］ 关注 。白光 LED 用荧 光 粉 可 分 为 3 类： 被 蓝 色 （ 450 ～ 480 nm ） GaN 管芯激发发射黄光的荧光粉； ［2 ］ 的单一基质的 荧 光 粉 。 因 此 要 求 荧 光 粉 360 ～ 480 nm 范围内要有强吸收能力，即具有宽的激发
带； 同时还必须具有良好的物理化学稳定性 ， 高量子 效率和激发光吸收率， 粉末颗粒细小均匀。然而， 迄 今为止， 基于蓝光 LED 的光转换材料的吸收峰要求 位于 450 ～ 480 nm， 能够满足这一要求的荧光材料 非常 少， 而 且 吸 收 强 度 也 不 是 很 大， 因而近紫外 LED 所用的红、 绿和蓝光的三基色荧光材料被人们
（ 1 ． Mianyang Colloge of Vocational Technology，Mianyang 621000 ，Sichuan，China； 2 ． State Key Laboratory Cultivation Base for Nonmetal Composites and Functional Materials， Southwest University of Science and Technology，Mianyang 621010 ，Sichuan，China） Abstract： The Sr2 SiO4 ： Dy3 + phosphor was obtained by solgel method． The structure and morphology were characterized by means of Xray diffraction （ XRD） ，scanning electron microscopy （ SEM） ． The results show that the sample is monoclinic crystal structure which is fibrous with an average diameter of about 80 nm and length of about 800 nm． The emission spectrum of Sr2 SiO4 Dy3 + shows several bands at 480 ， 571 and 661 nm under the 352 nm excitation． The excitation spectrum for 571 nm emission has several excitation bands at 327 ， 352 ， 366 ， 391 ， 429 ， 453 and 478 nm． When the dosage of Dy3 + is 1． 0% and the mole ratio of Dy to Li is 1 1 ，the strongest luminescence intensity of the sample is obtained． Key words： Solgel method； Sr2 SiO4 Dy3 + ； Fluorescence 白光 LED 作为一种新型的固体光源， 以其节 、 、 、 ， 能 绿色环保 寿命长 体积小等诸多优点 在照明和 显示领域有着巨大的应用前景。 在获取白光 LED 的技术方案中， 荧光材料转换型白光 LED 特别引人
（ SEM） 等表征了样品的结构、 形貌， 研究了 Dy 掺杂浓度和 Dy 与 Li 的摩尔比对发光强度的影响 。结果表明， 所得样 571 和 661 nm； 品为单斜晶系结构， 呈长为 800 nm 的纤维状小颗粒， 其发射光谱为一个多峰宽谱，主峰分别为 480 ， 352 ， 366 ， 391 ， 429 ， 453 和 478 nm； 当 监测 571 nm 的发射峰， 所得材料的激发光谱为一个多峰宽谱， 主峰分别为 327 ， Dy3 + 的掺杂浓度（ 摩尔分数） 为 4% ， Dy 与 Li 的摩尔比为 1 1 时， 样品的发光强度最强。 关键词： 溶胶 － 凝胶法 Sr2 SiO4 Dy3 +
［2 ］ 3+ 黄色光和白光的 Sr2 SiO4 Dy 材料， 该类材 色光、
3+
存在合成温度高， 煅烧 料一般采用高温固相法 ， 时间长的缺点。本文以正硅酸乙酯、 硝酸锶为原料，
3+ 采用溶胶 － 凝胶法将 Dy 离子掺入 Sr2 SiO4 基质 中， 得到了来自稀土 Dy 离子的特征发射， 并研究了
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西
南
科
技
大
学
学
报
第 26 卷
寄予厚望， 但这种三基色荧光粉混合物之间存在配 比调控和颜色再吸收的问题， 从而使其发光效率和 色彩还原性能受到较大影响。 因此， 使用单一基质 白光荧光粉与近紫外芯片组合得到白光是一个很好 ［3 － 4 ］ 。 的发展途径 正硅酸盐具有良好的化学稳定性和热稳定性， 以此为基质的荧光粉具有较宽的激发谱， 可以被紫 外、 近紫外及蓝光激发而发出各种颜色的光 ， 而且高 纯二氧化硅原料价廉易得， 已经发展成为一类重要
Байду номын сангаас
左明杨
（ 1． 绵阳职业技术学院
1
杨定明
2
胡文远
2
夏
安
2
四川绵阳 621000 ； 2． 西南科技大学四川省非金属复合与功能材料重点实验室
四川绵阳 621010 ）
3+ X 射线衍射 （ XRD ） 、 摘要： 采用溶胶 － 凝胶法合成了 Sr2 SiO4 Dy 粉体。 用热重 － 差热（ TG － DSC ） 、 扫描电镜
自 F9 /2 → H15 /2 ） 、 黄色发射带 570 ～ 600 nm （ 来 。 Dy3 + 的 总 发 射 经 常 穿 过 CIE 色坐标图中的白色光区， 可以成为单一基质的白光 荧光粉， 因而 Dy Dy
3+ 4 6 自 F9 /2 → H15 /2 ） ［6 ］
4
6
掺杂的荧光粉在白光 LED 和无 ［7 ］ 汞荧光 灯 领 域 都 有 很 大 的 应 用 潜 力 。 因 此， 以 作为激活剂， 以 Sr2 SiO4 为基质， 可制备发射蓝
影响其发光强度的因素。
1
1． 1
实验部分
样品的制备 依化学计量比（ Sr2 SiO4 0． 04Dy ） ， 准确称取硝 2． 2 样品的结构与形貌分析 图 2 为 Sr2 SiO4 Dy
3+
酸锶（ AR） 和硝酸镝 （ AR ） ， 用去离子水将其溶解于 400 mL 的设备中， 得到溶液 A； 准确称取正硅酸乙 酯（ AR） 于 100 mL 的烧杯中， 加入适量无水酒精并 ， B 搅拌至溶液澄清 得到溶液 。 把 A 与 B 混合后， 对其进行搅拌至透明溶液 C ， 将 C 溶液置于恒温 85 ℃ 的水浴池中加热形成白色溶胶， 将溶胶置于 95 ℃ 干燥箱中干燥 5 h 得到干凝胶。 将干凝胶研磨成粉 末置于刚玉坩埚中， 于 950 ℃ 下煅烧 3 h， 自然冷却 到室温， 得到白色的 Sr2 SiO4 Dy 1． 2 样品测试
［5 ］ 的发光材料 。稀土离子 Dy 有两个比较明显的特 征发射 峰， 分 别 为 蓝 色 发 射 带 470 ～ 500 nm （ 来
2
2． 1
结果与讨论
前躯体 TG － DS 分析
3+ 将由溶胶 － 凝胶方法制备的 Sr2 SiO4 Dy 前
所得的 TG － DSC 曲线如图 1 所 驱体进行热分析， Sr2 SiO4 示。从 TG 曲线上可以看出， 在 570 ℃ 之前， 干凝胶中的物理吸附水、 吸附结晶水及有机溶剂均 很少， 表现在 DSC 曲线上吸热峰不明显， 此阶段质 量损 失 很 小。 从 570 ℃ 左 右 开 始 大 量 失 重， 直到 650 ℃ 左右失重速度变慢， 这是干凝胶中硝酸盐的 此阶段质量损失较多， 达 分解并生成 Sr2 SiO4 所致， 到 44． 5% ， 表现在 645． 7 ℃ 处有一强的吸热峰， 在 700 ℃ 以后质量基本不发生变化。 在 947． 4 ℃ 有一 小的吸热峰， 认为是 Sr2 SiO4 的物相发生了转变， 通 过 TG － DSC 分析， 确定干凝胶煅烧温度为 950 ℃ ， 煅烧时间为 3 h。与传统的高温固相反应法 1300 ℃ ［2 ］ 下煅烧 6 h 相比 ， 溶胶 － 凝胶法明显降低了合成 温度。
第1 期
左明杨， 等： 溶胶 － 凝胶法合成 Sr2 SiO4 Dy
3+
粉体及发光性能
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样品由许多长约 800 nm， 直径 80 nm 的纤维状小颗 粒组成， 晶粒形状也比较规则， 且晶粒尺寸分布比较 均匀， 无大量团聚现象存在。 说明溶胶 － 凝胶法不 仅比传统的高温固相法具有较低的热处理温度和较 ［2 ］ 少的 时 间 ， 而且还可获得粒度分布较好的 Sr2 SiO4 Dy3 + 材料， 有利于发光性能的提升。
3+ 2+
粉体。
用 Mettler － Toledo TGA / SDTA851 型 TG － DSC 热分析仪确定煅烧温度； 用理学 D / max － Ⅱ 型 X 射 线衍射仪进行结构分析； 形貌用 Leica Cambrige 公 司的 S440 型扫描电镜测定； 激发和发射光谱由日立 F － 4500 型荧光分光光度计测定。
+
荧光 文献标志码： A 文章编号： 1671 － 8755 （ 2011 ） 01 － 0015 － 04
中图分类号： O614． 342 ； O614． 23 2
Synthesis of Sr2 SiO4 Dy3 + by Solgel and Its Luminescence Characterization ZUO Mingyang1 ，YANG Dingming2 ，HU Wenyuan2 ，XIA An2