新型Ba3SiO5：Eu荧光粉的合成及光谱性质
推荐一个综合化学实验-ZnO:Eu3+荧光粉的制备及表征
推荐一个综合化学实验-ZnO：Eu3+荧光粉的制备及表征贾林艳;韩俊凤;马天慧;庄志萍;邵长斌【摘要】推荐一个适于化学化工等专业开设的综合化学实验,用化学沉淀法制备ZnO:Eu3+红色荧光粉,对样品进行TG-DTA,XRD,SEM表征和发射光谱分析.通过该实验可以使学生对沉淀法制备粉体材料的过程有全面的了解,掌握发光材料的各种表征手段,培养学生的综合实验能力.【期刊名称】《广州化工》【年(卷),期】2013(041)002【总页数】3页(P126-127,169)【关键词】综合化学实验;荧光粉;氧化锌【作者】贾林艳;韩俊凤;马天慧;庄志萍;邵长斌【作者单位】牡丹江师范学院化学化工学院,黑龙江牡丹江157011;牡丹江师范学院化学化工学院,黑龙江牡丹江157011;牡丹江师范学院化学化工学院,黑龙江牡丹江157011;牡丹江师范学院化学化工学院,黑龙江牡丹江157011;牡丹江师范学院化学化工学院,黑龙江牡丹江157011【正文语种】中文【中图分类】G642.0近年来，在化学课程教学改革的基础上，化学实验教学也在加大改革力度。
综合化学实验是化学实验教学新体系的重要组成部分，它把基础化学的理论知识和各种实验技能及方法加以归纳、分析、相互渗透［1］，是培养学生创新能力和实践能力的重要手段。
它对培养和提高学生综合应用实验方法和技能，思考问题和解决问题的能力有着重要的作用。
也为学生将来完成毕业论文奠定良好的基础。
综合化学实验的内容可向材料、生命、环境等热点领域倾斜，实验设计应反映新的科研成果，以提高学生的创新能力和科研能力［2－3］。
本文采用化学沉淀法制备ZnO:Eu3+荧光粉，对其进行表征，测定其发光性能。
1 实验目的(1)掌握化学沉淀法制备粉体材料的方法;(2)掌握材料的XRD、TG－DTA、SEM的表征方法;(3)掌握光致发光材料发光性能的测定方法。
2 药品仪器(1)药品:硝酸锌 (A.R.);碳酸氢铵 (A.R.);氨水(A.R.);氧化铕 (A.R.);硝酸 (A.R.)(2)仪器:恒温磁力搅拌器;电热恒温干燥箱;马弗炉;差热仪;X射线粉末衍射仪;扫描电子显微镜;荧光分光光度计3 实验步骤3.1 ZnO:Eu3+荧光粉粉体的制备按化学计量比准确称取硝酸锌溶于蒸馏水中，配制0.5 mol/L的溶液，稀土氧化物Eu2O3(A.R)溶于20 mL 1∶2的硝酸中，二者混合。
Eu(BA)3／SiO2复合材料的制备及其发光性能
Ｅ （Ａ）ＳＯ２ ｕＢ ３ ｉ 复合材料 的制备 及其发光性 能 ／
李艳华 ，曾冬铭 ，黄可龙 一 ，付长城
（．中南大学 化 学化工 学院，湖 南 长 沙，４ ０ ８ ； １ １０ ３ ２ 长 沙航 空职业技术 学院 ４ ＿ 与环保 系，湖 南 长 沙，４ ０ ２ ） ． Ｊｒ ６－ １ １４
ｍｅ ｏ ｄ ｔ ｌ ｍｉ ｅ ｃ ｎ ｃ ａ ａ ｔ ｒｓｉｓ ｈ ｔ ｄ ａ ｉ ｎ ｓ ｕ ｎ ｓ ｅ ｔ ｈ ｒ ｃ ｅ ｉｔ ｗｅｅ ｎ ｅ ｔｇ ｔｄ Ｔ ｅ ｒ ｓ ｌ ｓ ｏ ｔ ａ ｔ ｅ ｏ ｔ ｅ ｒ ｉｖ ｓｉ ａ ｅ ． ｈ ｅ ｕ ｔ ｈ ｗ ｔ ｈ ｐ ｉ ｌ ａ ａ ｔ ｒ ｏ ｓ ｈ ｍａ ｐ ｒ ｍｅ ｅ ｓ ｆ
摘 要 ：采用溶胶一 凝胶技术两步法把 Ｅ （ Ａ ３ ｕＢ ）掺入 到 ＳＯ２ ｉ 中制备 Ｅ （Ａ） ＳＯ２ ｕＢ ３ ｉ 复合发光材料 ，并Ｅ （ Ａ ３ ｉ ２ ｕＢ ） ＳＯ 复合发光材料 的最佳 工艺条件 是：水与正硅酸 乙酯摩尔 比为 ４ ／ ，正 硅酸乙酯、盐酸和六次 甲基 四胺 的摩尔 比为 １ ．ｘ ０－５ １一，陈化温度 为 ４ ： ５ １－：ｘ ０ ７ ４ ０℃ ，掺入 ＳＯ 中的苯 甲酸和铕离 ｉ２ 子的摩尔 比为 ３ｌ 苯 甲酸铕掺入量为 １ 对 Ｅ （ Ａ）粉体和 Ｅ （ Ａ ３ ｉ ２ ：， ％。 ｕＢ ３ ｕＢ ） ＳＯ 复合发光材料荧光 光谱进行 比较发现： ／ Ｅ （Ａ） ＳＯ２ ｕＢ ３ ｉ 复合 发光材料激发光谱最大吸收 峰变 窄，同时发生蓝移， 由 ２ ８ｎｎ蓝移到 ２ ０ ａ ／ ８ ｌ ８ ｍ；Ｅ （ Ａ） ＳＯ ｕＢ ３ ｉ ２ ／ 复合发光材料发射光谱在 ５４ｎｎ和 ６ ８ ｌ ９ ｌ １ ｎ处分别出现 Ｅ ，的 Ｄ — ７ｌ Ｄ０ Ｆ 跃迁 发射， ｎ ｕ＋ ０ Ｆ 和 一 ２ 单位质量稀土配合 物的发光强度是 Ｅ （ Ａ）粉体的 ３倍左右 。 ｕＢ 关键词 ：溶胶一 凝胶法 ；稀土配合物；Ｅ （ Ａ ￣ ｉ ２ ｕＢ ） ＳＯ ；发光 中图分类号 ：０ ８ Ｉ１ ４ ２３ 文献标 识码 ：Ａ 文章编号： １７ ．２ ７２ ０ ）２ ０ ９— ５ ６ ２７ ０ （０ ８０ — ２ ５ ０
Eu3+和Bi3+共掺杂锆酸钡荧光粉的制备及发光性质研究
Ｂ ａ Ｚ ｒ Ｏ Ｂ ａ Ｚ ｒ Ｏ ． ０ ５ Ｂ ｉ和 Ｂ ａ Ｚ ｒ Ｏ ． ０ ５ Ｅ ｕ 的激发图谱。 ３， ３ ∶０ ３ ∶０ 从图中看出：在４ ７ ０ｎ ｍ 发射光的监测下，纯锆酸钡和 Ｅ ｕ掺 杂的锆酸钡没有明显的激发峰，而 Ｂ ｉ掺杂的锆酸钡具有位 于３ ４ ０ｎ ｍ 的宽带激发峰，说明在 Ｂ ａ Ｚ ｒ Ｏ ． ０ ５ ０ Ｂ ｉ样品中 ３ ∶ Ｅ ｕ 的发光具有
３ ＋ ３ ＋ ３ ＋
很好的敏化作用，铕铋共掺杂入基质材料中能实现白色的发 光。如：Ｌ ｅ ｉ等 制 备 了 高 显 色 指 数 的 白 色 荧 光 粉 Ｙ Ｖ Ｏ ４∶
３ ＋， ３ Ｅ ｕ Ｂ ｉ＋ ，并研究了其白光发光性质及机理 ３ ；汤安等制 ［］
３ ＋和 ３ ＋ 共掺杂锆酸钡荧光粉的制备及发光性质研究 犈 狌 犅 犻
杨朝宁，李 俊，邱建备，杨正文 ，宋志国，王荣飞，余 雪，杨 勇，周大成
昆明理工大学材料科学与工程学院，云南 昆明 ６ ５ ０ ０ ９ ３
摘 要 在还原气氛下采用高温固相法制备了 Ｂ ， （ ， ， ， ） 荧光粉， ａ Ｚ ｒ Ｏ ０ ． ０ ５ Ｂ ｉ 狓 Ｅ ｕ 狓＝ ０ ０ ． ０ １ ０ ０ ． ０ ２ ５ ０ ． ０ ５ ０ ３∶ 并研究了其发光性能。研究证实： ， Ｂ ｉ Ｅ ｕ 共掺杂的 Ｂ ａ Ｚ ｒ Ｏ ４ ０ｎ ｍ 激发下，具有来自于 ３ 荧光粉在近紫外 ３
２ ＋和 ３ ＋ 离子的发射峰位于 以前的研究表明 Ｂ ｉ Ｂ ｉ ５ ８ ０和４ ６ ５ １ １ ， 故本研究中 Ｂ ｎ ｍ８ ａ Ｚ ｒ Ｏ ． ０ ５ ０ Ｂ ｉ样品的 ４ ７ ０ｎ ｍ 发射 ３ ∶０ ３ ＋ 。图 峰来源 于 Ｂ （ ） 是 在 发 射 光 的 监 测 下， ｉ ２ｂ ４ ７ ０ｎ ｍ ［ ］
高温固相法制备ZnMoO_(4):Eu^(3+)荧光粉及其发光性质研究
（b）
5D0 → 7F2
ZnMoO4:xEu3+ λem=617nm
x=0.01 x=0.02 x=0.03 x=0.04 x=0.05
ZnMoO4 在此条件下成功地被制备出来，并且没有杂相生成。 此外，Eu3+ 的引入并没有引起基质晶格明显的改变，这是因 为 Zn2+（0.88Å）和 Eu3+（1.087Å）离子半径和配位环境相似， 以及掺杂浓度并不是很高，所以稀土 Eu3+ 能够成功掺杂到基 质 ZnMoO4 中。
收稿日期 ：2021–03–16 基金项目 ：2021 年 度 吉 林 省 教 育 厅“ 十 四 五 ” 科 研 规 划 项 目
（JJKH20210542KJ） 作者简介 ：吴宏越（1987—），男，吉林龙井人，讲师，主要研究方
向为稀土发光材料。 通讯作者 ：李琳琳（1987—），女，吉林通化人，副教授，主要研究
此仪器装备的氙灯是 150W。所有测试都在室温下进行。 ·95·
第47卷第6期
2021年6月
研究与开发
Research and Development
化工设计通讯
Chemical Engineering Design Communications
3 结果与讨论 3.1 所制备样品的物相分析
图 1 为 最 大 掺 杂 浓 度 样 品 ZnMoO4 ：0.05Eu3+ 和 ZnMoO4 标准粉末 X 射线衍射数据（PDF#72-1486）的 XRD 图谱。将 合 成 的 样 品 ZnMoO4 ：0.05Eu3+XRD 衍 射 峰 图 谱 与 ZnMoO4 的标准衍射图谱进行对比，可以看出两者匹配得很好，得知
在近些年的研究中，制备荧光粉的方法日渐多样化，目 前常用的方法有 ：高温固相合成法、微波热合成法、共沉淀 合成法等。不同的制备条件和方法会直接影响制备出发光材 料的使用效果和决定它是否可以普遍应用。本文选用的是高 温固相法来制备荧光粉，应用该方法制备的荧光粉优点很多 性能稳定，发光强度高，且制备方法既简单环保又利于工业 上大批生产，因此得到了广泛应用 [4]。
BaCeO3：Eu 3+的合成及发光性能研究
Ｅ ２ ＡＲ ４ ） ｕＯ３（ Ｎ ，按 分子式 Ｂ Ｃ １Ｏ ｘ ｕ （ ａ ｅ一 ３： Ｅ ¨ ＝０ 、
０ ０ 、００ 、００ 、 ０ ４ ． 、０１ ０１ ） 的 配 比量 ． ５ ．１ ． ｏ ２ ． 、００ ０ ６ ．、 ． ５
图 ｌ Ｂ Ｃ １ ３ 光粉 的 Ｘ Ｄ 谱 图。 ａ ｅ一 Ｏ 发 正ｕ Ｒ 内嵌的插 图是 有关 弱峰 的放 大 图
结果表 明 ， ｕ 掺 杂浓度 达到 ６ 原 子分数 ） ，仍然 能 Ｅ ％（ 时 够形 成纯相 的 固溶体 Ｂ Ｃ Ｅ ３ ａ ｅ ｕＯ 。荧光光谱检 测结果 表 明 ，Ｂ Ｃ ｈＥ ３ 光粉 的激发 光谱 由强度很 大的宽 ａｅ ｕ 发
荧光光 谱仪检测样 品的激发光 谱和发射光 谱 。
料 的基质还 没有研究报 道。 我们采 用固相 反应法 合成 了
Ｂ Ｃ Ｏ ： ｕ发光粉 ，通 过分析材 料的激 发光谱和 发射 ａｅ ３ Ｅ 光谱 ，探讨 Ｂ Ｃ ｈＥ ３的发 光性 能 以及光致 发光 谱 ａ ｅ ｕＯ
（Ｌ 的 影 响 。 Ｐ）
２ 实
验
２ ｌ ）
实 验所 用 原料 Ｂ Ｃ ３（９ 、Ｃ Ｏ Ａ ． ）和 ａ Ｏ ９ ％） ｅ ２（ Ｒ ３５ Ｎ
Ｆ ｇ Ｘ－ａ ｐ ｗｄ ｒ ｉｆａ ｔ ｎ ａｔｒ ｓ ｆ Ｂａ ｌ ｝ ３ ｉ ｌ ｒ ｙ ｏ ｅ ｄｆｒ ｃｉ ｐ ｔ ｎ ｏ Ｃｅ ｕ ｏ ｅ ｐｈ ｓ ｈ ｒ ．Ｔｈ ｎ ｅ ｒｓ ｎｓ ｔ ａ ｎｆ ｉ ｇ ＸＲＤ ｏ ｐ ｏｓ ｅ ｉ ｓ ｔｐ ｅ ｅ ｔ ｈｅ ｍ ｇ ｉ ｎ ｙ
维普资讯
乐文 志 等 ：Ｂ Ｃ Ｏ３ Ｅ 的合 成及 发 光 性 能研 究 ａｅ ：ｕ
Ｂ Ｃ Ｏ ： ｕ＋ ａ ｅ ３ Ｅ ３的合成及 发光性 能研 究
Ba2YAlO5∶Eu^3+,Na^+荧光粉的合成和光致发光性能研究
第49卷第12期人工晶体学报Vol.49No.12 2020年12月JOURNAL OF SYNTHETIC CRYSTALS December,2020 Ba2YAlO5：Eu3+,Na+荧光粉的合成和光致发光性能研究段欢，崔瑞瑞，邓朝勇(贵州大学大数据与信息工程学院,贵州省电子功能复合材料特色重点实验室，贵阳550025)摘要:本文采用高温固相法成功合成了一系列Ba2YAlO5：0.2Eu3+,x Na+(x=0.01,0.03,0.05,0.10,0.20,0.30)荧光粉,研究了Eu3+,Na+掺杂对晶体结构的影响。
使用扫描电子显微镜观察荧光材料的微观形貌,使用荧光光谱仪对荧光粉的激发和发射光学特性进行观测和分析，从理论上研究了浓度猝灭和能量传递现象。
在613nm监测波段下，激发光谱在270~290nm处岀现O2-—Eu3+电荷转移带,395nm和465nm处岀现峰值，在465nm处峰值最大,对应于7F…^5D2跃迁。
在465nm监测波长下，观察到在613nm处发射峰最强，对应于跃迁,钠离子最优掺杂浓度为x=0.03。
通过理论计算得岀基质中的能量传递在最近邻离子之间。
对发光材料进行热稳定性测试和分析，计算得到热猝灭激活能的值为0.058eV,计算岀Ba2YAlO5：0.2Eu3+,0.03Na+荧光粉的色坐标位于(0.61,0.39)，非常接近于国际照明委员会规定的标准色坐标(0.67,0.33)。
关键词:荧光粉;高温固相;光致发光;浓度猝灭;能量传递;热稳定性;色坐标中图分类号：O734文献标识码:A文章编号：1000-985X(2020)12-230246Synthesis and Photoluminescence Properties ofBa2YAlO5：Eu3+,Na+PhosphorDUAN Huan,CUI Ruirui,DENG Chaoyong(Key Laboratory of Electronic Composites of Guizhou Province,College of Big Data and Information Engineering,Guizhou Lniversity,Guiyang550025,China)Abstract: A series of Ba YAlO5:0.2Eu3+,x Na+(x=0.01,0.03,0.05,0.10,0.20,0.30)phosphors were synthesized successfully by high temperature solid phase method.The effect of Eu3+,Na+doping on the crystal structure was studied.Observe the morphology of fluorescent materials with scanning electron microscope.The excitation and emission optical properties of phosphors were observed and analyzed by fluorescence spectrometer.Conducted theoretical research on concentration quenching and energy transfer.Under613nm emission,O2-—Eu3+charge transfer band appears at270nm to 290nm,peaks appear at395nm and465nm,the peak at465nm is the highest,corresponding to the7F()—5D transition.Under465nm excitation,it is observed that emission peak is the strongest at613nm,corresponding to the5D()—7F transition,and the optimal doping concentration of sodium ion is x=0.03.Theoretical calculation verified that the energy transfer in the host material is between the nearest neighbor ions.Thermal stability test analysis of the luminescent material show that activation energy of thermal quenching is0.058eV,and color coordinates of Ba YAlO5:0.2Eu3+,0.03Na+ phosphors are calculated locate in(0.61,0.39),which is very close to the standard chromaticity coordinates(0.67,0.33) stipulated by the International Commission on Lighting.Key words:phosphor；high temperature solid phase；photoluminescence；concentration quenching；energy transfer；thermal stability；chromaticity coordinate基金项目：国家自然科学基金（51762010）；贵州省高层次创新人才（黔科合人才[2015]4006号）；贵州省科技计划（黔科合平台人才[2018]5781号）作者简介：段欢（1993—），男，湖北省人,硕士研究生。
Sr3-aXaSiO5-Eu2+荧光粉制备及系列波长白光LED器件
Sr3-aXaSiO5:Eu2+荧光粉的制备及系列波长白光LED器件【摘要】本文研究的主要内容是用ba、ca替换sr3sio5相中sr:sr3-xbaxsio5:eu2+、sr3-xcaxsio5:eu2+，制备系列波长荧光粉，形成由冷白光到暖白光的系列白光led器件。
【关键词】 sr3-axasio5:eu2+ 荧光粉波长 led引言led（light emitting diode）被公认为是21世纪的新光源,是继白炽灯、荧光灯、高强度气体放电灯之后的第4代光源。
由于led 具有寿命长、发光效率高、节能、环保等特点,广泛应用于移动通讯、城市景观照明、汽车灯、交通信号灯、lcd背光源、室内外普通照明等多种照明领域。
当今使用最多的获得白光led的方式是光转换型：用蓝光led芯片激发黄色yag:ce3+荧光粉，蓝光和黄光混合得到高效的白光光源。
由于目前的yag:ce3+荧光粉发射光谱主峰位于540nm左右，与蓝光混合后得到的白光色调偏冷，色温偏高，显色指数偏低，让眼睛感觉不舒适，限制了led灯的应用。
新型硅酸盐体系sr3-xmxsio5:eu2+荧光粉在460nm的蓝光激发下可发射出570nm左右的橙黄光，与蓝光混合成的白光具有人眼需要的暖色调，是当今研究一个热点方向。
本文研究的主要内容是用ba、ca替换sr3sio5相中sr:sr3-xbaxsio5:eu2+、sr3-xcaxsio5:eu2+，制备系列波长荧光粉，形成由冷白光到暖白光的系列白光led器件。
一、实验部分1.1样品制备本实验以以下药品：sio2(a.r),baf2(a.r), baco3(a.r)，srco3(a.r)，caco3(a.r),eu2o3(99.99%)为主要原料，其中baf2（a.r）为助熔剂，按sr2.6ca0.4sio5:eu2+、sr2.0ca1.0sio5:eu2+、sr3sio5:eu2+、sr2.6ba0.4sio5:eu2+、sr2.7ba0.3sio5:eu2+化学配比称量，在研钵中研磨至混合均匀，将混合物转移到刚玉坩埚中，在n2、h2气氛中升温至1385℃的高温，保温6h，研磨得到发光样品。
Ba_2SiO_4Eu~(2+)基系列荧光粉的制备及构效关系研究
Ba_2SiO_4Eu~(2+)基系列荧光粉的制备及构效关系研究Ba2SiO4:Eu2+系列发光材料是重要的白光发光二极管(wLED)用荧光粉。
然而,该系列荧光粉的抗发光热猝灭性能较差,这极大限制了白光LED器件的性能。
本论文以Ba2SiO4为基,设计并合成了 Eu2+掺杂的(Ba,Sr)2SiO4,(Ba,Ca)2SiO4及(KxBa2-x)(Si1-xPx)O4荧光粉,系统研究了晶体结构中阳离子占位有序度、原子格位劈裂及多面体链状排列结构等结构因素对荧光粉发光光谱及发光热猝火性能的影响规律,具体可分为以下三个方面。
(1)我们设计并成功合成了(Ba1-xSrx)2SiO4:Eu2+荧光粉。
其中,Sr2+在取代Ba2+时会优先占据较小的格位,即Sr2+/Ba2+在晶体结构中是有序分布的。
我们引入阳离子有序度η、有序度因子s等参量来研究阳离子有序度及发光热猝灭性能随组分(x)的变化,并发现发光热猝灭温度T1/2随组分的变化与Sr2+/Ba2+阳离子有序度随组分变化的趋势完全一致,且中间组分BaSrSiO4:Eu2+同时具有最大的结构有序度及最高的发光热猝灭温度。
由此得出结论,中间组分发光热猝火性能的提升是由于其具有最高的阳离子有序度从而具有最好的结构刚性。
(2)我们设计并成功合成了 T-相(Ba1-xCax)2SiO4:Eu2+荧光粉,该组分具有优于端元组分的发光热猝灭特性。
在该晶体结构中共存在五种阳离子格位、两种硅格位及四种氧格位,其中一些阳离子格位发生了原子格位劈裂。
通过对比“原子格位劈裂模型”与“原子格位不劈裂模型”下各阳离子位置的局域配位环境,我们发现由于Ba2+/Ca2+之间离子半径的巨大差异,在晶体结构中会形成两套大小不同的配位环境来分别容纳Ba2+/Ca2+,这就优化了中心阳离子与周围配位阴离子的成键,从而使得结构的刚性得以加强,并直接导致了T 相(Ba,Ca)2SiO4发光温度稳定性的增强。
蓝光发射荧光粉Ba3P4O13∶Eu2+的发光特性及热稳定性
蓝光发射荧光粉Ba3P4O13∶Eu2+的发光特性及热稳定性张欣;赵韦人;周益羊;鲁重瑞;廖子锋【期刊名称】《材料导报》【年(卷),期】2018(032)006【摘要】采用固相法在相对较低的温度(～840℃)下合成了一种可被紫外光激发的蓝光发射荧光粉α-Ba3-xP4O13∶xEu2+,详细研究了其物相、发光特性与荧光热稳定性.在360 nm紫外光的激发下,样品的发射光谱由峰位处于～439 nm的不对称宽带组成.通过激发与发射光谱、荧光寿命测试及结构分析证实该不对称宽峰是由于Eu2+在Ba3P4O13中同时占据多个不同的格位所致.此外,Eu2+在α-Ba3P4O13中的最佳掺杂浓度约为x=0.06,其荧光猝灭机理为电偶极矩-电偶极矩相互作用.与商用绿色荧光粉(Ba,Sr)2SiO4∶Eu2+相比,该荧光粉具有更好的热稳定性.α-Ba3P4O13∶Eu2+荧光粉有望在紫外激发的白光LED领域得到应用.【总页数】5页(P855-859)【作者】张欣;赵韦人;周益羊;鲁重瑞;廖子锋【作者单位】广东工业大学艺术与设计学院,广州510006;广东工业大学物理与光电工程学院,广州510006;广东工业大学物理与光电工程学院,广州510006;广东工业大学物理与光电工程学院,广州510006;广东工业大学物理与光电工程学院,广州510006【正文语种】中文【中图分类】TQ422【相关文献】1.SrLiAl3N4:Eu2+红色荧光粉的制备与发光特性 [J], 杨志平;方恒九;李旋旋;冉争瑞;王天洋2.基于太阳能切削硅粉制备Eu2+激发的直接白光荧光粉及其发光特性研究 [J],于欣阳;蔡亚果;孙卓;朴贤卿3.可用于白光照明的单一基质荧光粉（Sr_（0.95）Mg_（0.05））_3（PO_4）_2：Eu2＋的发光特性 [J], 马玉涛;李晨霞;邓德刚;华有杰;4.白光LED用Li+/La3+共掺杂BaSi2O5:Eu2+绿光发射荧光粉的制备及其发光性能和热稳定性 [J], 黄晓松;姜荣云;杨健;刘春光;祝汉成;严端廷;徐长山;刘玉学5.Ce3+,Eu2+共掺Ba3Si6O12N2荧光粉发光特性及能量传递研究（英文） [J], 张云鹏;李永杰;陈观通;陈晓春因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
Ba3WO6∶Eu^3+红色荧光粉的结构及其发光特性
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第４０卷㊀第５期２０１９年５月发㊀光㊀学㊀报ＣＨＩＮＥＳＥＪＯＵＲＮＡＬＯＦＬＵＭＩＮＥＳＣＥＮＣＥＶｏｌ ４０Ｎｏ ５Ｍａｙꎬ２０１９文章编号:１０００￣７０３２(２０１９)０５￣０６１０￣０６新型Ｂａ３ＳｉＯ５ʒＥｕ荧光粉的合成及光谱性质吴梅虹１ꎬ罗㊀岚２ꎬ３∗ꎬ郭㊀锐２ꎬ张远博２ꎬ孙传耀２(１.南昌大学前湖学院ꎬ江西南昌㊀３３０００１ꎻ㊀２.南昌大学材料科学与工程学院ꎬ江西南昌㊀３３０００１ꎻ３.南昌大学江西省轻质高强结构材料重点实验室ꎬ江西南昌㊀３３０００１)摘要:以ＢａＣＯ３㊁ＳｉＯ２㊁Ｅｕ２Ｏ３为原料在还原气氛下采用高温固相法制备了Ｂａ３ＳｉＯ５ʒＥｕ荧光粉体ꎮ实验结果表明ꎬ制备Ｂａ３ＳｉＯ５的最佳工艺条件是Ｂａ/Ｓｉ比为３ꎬ１２００ħ保温４ｈꎮ光谱分析表明ꎬＢａ３ＳｉＯ５ʒＥｕ荧光粉在２５４ꎬ３６５ꎬ４１０ｎｍ激发下发射主峰为５６６ｎｍ(Ｅｕ２＋的４ｆｎ－１５ｄң４ｆｎ)宽带发射ꎬ量子效率分别为７０％㊁５０％㊁１０％ꎬ荧光寿命为百纳秒级ꎻ以５６６ｎｍ为监视波长测得激发谱为主峰在２５０~４５０ｎｍ范围内的宽带发射ꎬ主峰为３６０ｎｍꎬ且在４１０ｎｍ出现小峰ꎻＥｕ离子最佳掺杂浓度为５％ꎬ由发光强度随掺杂离子浓度变化曲线ꎬ可以得出Ｂａ３ＳｉＯ５中Ｅｕ离子能量传递是基于电四级￣电四级作用ꎮ关㊀键㊀词:硅酸钡盐ꎻ铕离子ꎻ高温固相反应法ꎻ光谱分析ꎻ能量传递中图分类号:ＴＢ３３２ꎻＯ４８２.３１㊀㊀㊀文献标识码:Ａ㊀㊀㊀ＤＯＩ:１０.３７８８/ｆｇｘｂ２０１９４００５.０６１０ＳｙｎｔｈｅｓｉｓａｎｄＰｈｏｔｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔＰｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＢａ３ＳｉＯ５ʒＥｕＰｈｏｓｐｈｏｒＷＵＭｅｉ￣ｈｏｎｇ１ꎬＬＵＯＬａｎ２ꎬ３∗ꎬＧＵＯＲｕｉ２ꎬＺＨＡＮＧＹｕａｎ￣ｂｏ２ꎬＳＵＮＣｈｕａｎ￣ｙａｏ２(１.ＱｉａｎｈｕＣｏｌｌｅｇｅꎬＮａｎｃｈａｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬＮａｎｃｈａｎｇ３３０００１ꎬＣｈｉｎａꎻ２.ＳｃｈｏｏｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬＮａｎｃｈａｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬＮａｎｃｈａｎｇ３３０００１ꎬＣｈｉｎａꎻ３.ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＬｉｇｈｔｗｅｉｇｈｔａｎｄＨｉｇｈＳｔｒｅｎｇｔｈＳｔｒｕｃｔｕｒａｌＭａｔｅｒｉａｌｓｏｆＪｉａｎｇｘｉＰｒｏｖｉｎｃｅꎬＮａｎｃｈａｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬＮａｎｃｈａｎｇ３３０００１ꎬＣｈｉｎａ)∗ＣｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇＡｕｔｈｏｒꎬＥ￣ｍａｉｌ:ｌｕｏｌａｎ１１９０＠ｓｉｎａ.ｃｏｍ.ｃｎＡｂｓｔｒａｃｔ:Ｂａ３ＳｉＯ５ʒＥｕｐｈｏｓｐｈｏｒｗａｓｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｄｂｙｓｏｌｉｄ￣ｓｔａｔｅｒｅａｃｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄａｔａｍｉｌｄｒｅｄｕｃｉｎｇａｔｍｏｓｐｈｅｒｅ.ＢａＣＯ３ꎬＳｉＯ２ꎬＥｕ２Ｏ３ｗｅｒｅｔｈｅｒａｗｍａｔｅｒｉａｌｓ.Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｏｐｔｉｍｉｚｅｄｆａｂｒｉ￣ｃａｔｉｏｎｃｏｎｄｉｔｉｏｎｆｏｒＢａ３ＳｉＯ５ｉｓｔｈａｔＢａ/Ｓｉａｔｏｍｉｃｒａｔｉｏｓｈｏｕｌｄｅｑｕａｌｔｏ３ꎬａｎｎｅａｌｅｄｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓｈｏｕｌｄｂｅ１２００ħ.Ｕｎｄｅｒ２５４ꎬ３６５ꎬ４１０ｎｍｅｘｃｉｔａｔｉｏｎꎬＢａ３ＳｉＯ５ʒＥｕｐｈｏｓｐｈｏｒｗｏｕｌｄｇｉｖｅｏｕｔｂｒｏａｄｂａｎｄｅｍｉｓｓｉｏｎ(ｃｅｎｔｅｒｅｄａｔ５６６ｎｍꎬｒｅｌａｔｅｄｔｏＥｕｉｏｎ４ｆｎ￣１５ｄң４ｆｎ)ꎬａｎｄｔｈｅａｂｓｏｌｕｔｅＰＬｑｕａｎｔｕｍｙｉｅｌｄｓａｒｅ７０％ꎬ５０％ꎬ１０％ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ.Ｔｈｅｐｈｏｔｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔｌｉｆｅｔｉｍｅｉｓ１０２ｎｓ.Ｔｈｅｅｘｃｉｔａｔｉｏｎｍｏｎｉｔｏｒｅｄｂｙ５６６ｎｍｈａｓａｂｒｏａｄｂａｎｄｅｍｉｓｓｉｏｎｉｎｔｈｅｒａｎｇｅｏｆ２５０－４５０ｎｍｃｅｎｔｅｒｅｄａｔ３６０ｎｍꎬｗｉｔｈａｓｍａｌｌｐｅａｋａｔ４１０ｎｍ.ＴｈｅｏｐｔｉｍａｌＥｕｄｏｐａｎｔｃｏｎｔｅｎｔｉｓ５％.Ｆｒｏｍｔｈｅｃｕｒｖｅｏｆｌｕ￣ｍｉｎｅｓｃｅｎｔｉｎｔｅｎｓｉｔｙｖｓ.ｄｏｐａｎｔｃｏｎｔｅｎｔꎬｔｈｅｅｎｅｒｇｙｔｒａｎｓｆｅｒｗａｙｏｆａｃｔｉｖａｔｏｒｉｎＢａ３ＳｉＯ５ｃａｎｂｅｄｅ￣ｄｕｃｅｄａｓｅｌｅｃｔｒｉｃｑｕａｄｒｕｐｏｌｅ￣ｑｕａｄｒｕｐｏｌｅｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ｂａｒｉｕｍｓｉｌｉｃａｔｅꎻｃｅｓｉｕｍｉｏｎｓꎻｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓｏｌｉｄ￣ｓｔａｔｅｍｅｔｈｏｄꎻｐｈｏｔｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔｓｐｅｃｔｒａꎻｅｎｅｒｇｙｔｒａｎｓｆｅｒ㊀㊀㊀收稿日期:２０１８￣０６￣２７ꎻ修订日期:２０１８￣１２￣０２㊀㊀基金项目:国家重点研发计划(２０１６ＹＦＢ０７０１２０１ꎬ２０１６ＹＦＢ０７０１２０３ꎬ２０１７ＹＦＢ１１０３７０１)ꎻ国家自然科学基金(１１５６４０２５ꎬ５１６７１１０１ꎬ５１０６２００３)ꎻ江西省自然科学基金(２０１６１ＡＣＢ２１００３ꎬ２０１７２ＢＣＢ２２００２)ꎻ江西省教育厅重点计划(ＧＪＪ１５００１０)资助项目ＳｕｐｐｏｒｔｅｄｂｙＮａｔｉｏｎａｌＫｅｙＲｅｓｅａｒｃｈａｎｄＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔＰｒｏｇｒａｍ(２０１６ＹＦＢ０７０１２０１ꎬ２０１６ＹＦＢ０７０１２０３ꎬ２０１７ＹＦＢ１１０３７０１)ꎻＮａ￣ｔｉｏｎａｌＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＦｏｕｎｄａｔｉｏｎｏｆＣｈｉｎａ(１１５６４０２５ꎬ５１６７１１０１ꎬ５１０６２００３)ꎻＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＦｏｕｎｄａｔｉｏｎｏｆＪｉａｎｇｘｉＰｒｏｖｉｎｃｅ(２０１６１ＡＣＢ２１００３ꎬ２０１７２ＢＣＢ２２００２)ꎻＫｅｙＲｅｓｅａｒｃｈａｎｄＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔＰｒｏｇｒａｍｏｆＪｉａｎｇｘｉＰｒｏｖｉｎｃｅ(ＧＪＪ１５００１０)㊀第５期吴梅虹ꎬ等:新型Ｂａ３ＳｉＯ５ʒＥｕ荧光粉的合成及光谱性质６１１㊀１㊀引㊀㊀言硅酸盐原料来源丰富㊁制备方法简单ꎬ且具有良好的热稳定性㊁化学稳定性和物理稳定性ꎬ是理想的光学基质材料之一[１]ꎮＥｕ２＋离子[２￣３]是最受关注的变价稀土离子之一ꎬ在合适的激发条件下可产生宽带发射ꎬ对应４ｆｎ－１５ｄ￣４ｆｎ跃迁ꎻ且由于５ｄ轨道处于裸露状态ꎬ因此在不同配位晶体场结构中其荧光发射波段不同ꎮＰｏｏｒｔ等[４]早在１９９６年就开展过关于Ｅｕ２＋掺杂碱土正硅酸盐(Ｍｅ２ＳｉＯ４)研究ꎮＥｕ２＋在碱土正硅酸的研究积累较多[５]ꎮＢａ３ＳｉＯ５[６]为四方晶系(ａ＝ｂ＝０.７３０２ｎｍꎬｃ＝１.１２１８ｎｍꎬα＝β＝γ＝９０ʎ)ꎬ空间群为Ｉ４/ｍｃｍꎬＢａ在该晶格中有两个位置(即ｚ＝０平面上的Ｂａ(１)氧１０配位位置和在ｚ＝１/４ꎬ３/４平面上Ｂａ(２)氧８配位位置)ꎬ是一种新型碱土硅酸盐光学基体ꎮＣｈｏｉ曾报道Ｅｕ２＋离子以取代Ｂａ的形式进入Ｂａ３ＳｉＯ５晶格ꎬ在副掺杂离子Ｐ５＋离子的作用下ꎬ近紫外激发下可发射余辉时间超过５ｍｉｎ的橙光可见光[７]ꎮ然而其相关研究积累还较少ꎮ本文在还原气氛下利用高温固相反应制备了Ｂａ３ＳｉＯ５ʒＥｕ这一新型荧光粉末材料ꎮ通过Ｘ射线衍射技术分析了温度㊁Ｂａ/Ｓｉ比对物相组成的影响ꎻ通过荧光光谱分析ꎬ得出Ｅｕ离子掺杂后的光谱特性ꎬ由发光强度随掺杂离子浓度变化曲线推测Ｅｕ离子能量传递方式ꎻ并获得这一荧光粉末的量子效率和荧光寿命信息ꎮ２㊀实㊀㊀验２.１㊀Ｂａ３ＳｉＯ５ʒＥｕ粉体的制备采用固相反应法制备Ｂａ３ＳｉＯ５ʒＥｕ荧光粉样品ꎮ实验原料为:ＢａＣＯ３ꎬ天津市大茂化学试剂厂ꎬ纯度为９９.０％ꎻＥｕ２Ｏ３ꎬ上海跃龙有限公司ꎬ纯度为９９.９５％ꎻＳｉＯ２ꎬ天津市大茂化学试剂厂ꎬ纯度为９９.０％ꎻＢａＦ２ꎬ上海跃龙有限公司ꎬ纯度为９９.９５％ꎻ无水乙醇ꎬ天津市大茂化学试剂厂ꎬ纯度为９９.０％ꎮ制备过程为:按照化学计量比称量原料ꎬ加入ＢａＦ２(０.７％)和碳粉(５％)ꎬ充分研磨ꎬ煅烧获得粉末样品ꎮ２.２㊀结构和性能表征本实验采用ＰＡＮａｌｙｔｉｃａｌＸ射线衍射仪对得到的样品进行ＸＲＤ(Ｘ￣ｒａｙｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ)测定ꎮ采用ＰＥ公司的ＦＳＦ￣４５００荧光光谱仪对样品进行ＰＬ(Ｐｈｏｔｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅｓｐｅｃｔｒｕｍ)测试ꎮ采用ＷＦＨ￣２０３Ｂ型三用紫外分析仪对样品的荧光发射进行观察ꎬ并利用数码相机进行拍照ꎬ记录２５４ꎬ３６５ｎｍ激发下样品的发光状态ꎮ采用Ｈａｍａｍａｔｓｕ公司的Ｃ９９２０￣０２Ｇ量子效率测量仪测量其量子效率(ＡｂｓｏｌｕｔｅＰＬｑｕａｎｔｕｍｙｉｅｌｄｓ)和荧光寿命(ｌｉｆｅｔｉｍｅ)ꎮ３㊀结果与讨论３.１㊀制备条件的确定３.１.１㊀煅烧温度影响不同烧结温度下得到的Ｂａ３ＳｉＯ５粉末ＸＲＤ谱如图１所示ꎮ１１００ħ时粉末中已包含Ｂａ３ＳｉＯ５(ＰＤＦ＃２６￣０１８０)ꎬ粉末中还含有少量ＢａＣＯ３(ＰＤＦ＃０５￣０３７８ꎬ该相分解温度在１４００ħ左右ꎬ随着助融剂的加入分解温度虽然略有降低ꎬ但在１１００ħ尚未完全分解)ꎻ１２００ħ时粉末为Ｂａ３ＳｉＯ５单相粉末ꎻ１３００ħ时ꎬ粉末中除Ｂａ３ＳｉＯ５ꎬ还出现Ｂａ２ＳｉＯ４(ＰＤＦ＃２６￣１４０３)和ＢａＯ１.３(ＰＤＦ＃４７￣１４８８)相[８￣９]ꎻ随着温度进一步升高为１４００ħꎬ杂质相含量进一步增加ꎮ由此可见ꎬ当温度低于１２００ħ时ꎬ粉末中含有少量ＢａＣＯ３杂质ꎻ而温度高于１２００ħꎬ则包含Ｂａ２ＳｉＯ４和ＢａＯ１.３杂质相ꎬ因此煅烧最佳温度为１２００ħꎮ202兹/（°）Intensity/a.u.1400℃1300℃1200℃1100℃Ba2SiO5Ba2SiO4BaO1.3BaCO3O OOOOOOOO O O O O OOOOOOOOOO OOOOOOOO406080图１㊀不同温度下烧成的Ｂａ３ＳｉＯ５粉末样品的ＸＲＤ图Ｆｉｇ.１㊀ＸＲＤｐａｔｔｅｒｎｓｏｆＢａ３ＳｉＯ５ｉｎｔｅｒｍｏｆｖａｒｉｏｕｓａｎｎｅａｌｉｎｇｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ３.１.２㊀Ｂａ/Ｓｉ配比影响不同Ｂａ/Ｓｉ条件下制备Ｂａ３ＳｉＯ５粉末的ＸＲＤ谱如图２所示ꎮ当Ｂａ/Ｓｉ原子配比为２.４和２.７时ꎬ粉末中还有Ｂａ２ＳｉＯ４(ＰＤＦ＃２６￣１４０３)㊁ＢａＳｉＯ３(ＰＤＦ＃２６￣１０４２)㊁Ｂａ２Ｓｉ３Ｏ８(ＰＤＦ＃２７￣１０３５)㊁ＳｉＯ２(ＰＤＦ＃４４￣０６９６)等杂质ꎻ当Ｂａ/Ｓｉ为３时得到Ｂａ３ＳｉＯ５单相ꎻ当Ｂａ/Ｓｉ原子配比为３.３时ꎬ粉末中含有少量Ｂａ２ＳｉＯ４㊁ＢａＯ１.３等杂质相ꎮ６１２㊀发㊀㊀光㊀㊀学㊀㊀报第４０卷202兹/（°）I n t e n s i t y /a .u .Ba/Si=3Ba 2SiO 4BaSO 3BaO 2Ba 2Si 3O 8OOO OOO O OOO OOOOOOOO O O OOOOOO O406080Ba/Si=2.7Ba/Si=2.4Ba/Si=3.3O O OO O OOOOOO O OBaO 1.3Ba 3SiO 5图２㊀不同Ｂａ/Ｓｉ比的样品的ＸＲＤ图Ｆｉｇ２㊀ＸＲＤｐａｔｔｅｒｎｓｏｆｐｏｗｄｅｒｓｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔＢａ/Ｓｉｒａｔｉｏ(１２００ħ/４ｈ)３.１.３㊀稀土离子掺杂影响Ｂａ３ＳｉＯ５晶体结构如图３所示ꎮＥｕ２＋(０.１０７ｎｍ)与Ｂａ２＋(０.１０５ｎｍ)半径相当ꎬ而Ｅｕ３＋(~０.０９５ｎｍ)比Ｂａ２＋略小ꎮＢａ３ＳｉＯ５中掺入Ｅｕ后ꎬ其ＸＲＤ衍射谱与Ｂａ３ＳｉＯ５几乎一致(图４)ꎬ可以推断Ｅｕ离子以取代Ｂａ离子的方式进入晶格ꎬ对晶体结构几乎没有影响ꎮBa （1）O （１）ＳiO （2）Ba （2）图３㊀Ｂａ３ＳｉＯ５晶体结构[１０]Ｆｉｇ.３㊀ＣｒｙｓｔａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆＢａ３ＳｉＯ５[１０]2兹/(°)I n t e n s i t y /a .u .Ba 3SiO 5∶EuBa 3SiO 5图４㊀Ｂａ３ＳｉＯ５和Ｂａ３ＳｉＯ５ʒＥｕ粉末的ＸＲＤ图Ｆｉｇ.４㊀ＸＲＤｐａｔｔｅｒｎｓｏｆＢａ３ＳｉＯ５ａｎｄＢａ３ＳｉＯ５ʒＥｕｐｏｗｄｅｒ３.２㊀光谱分析３.２.１㊀发射谱和荧光光谱图５为Ｂａ３－ｘＳｉＯ５ʒＥｕｘ荧光粉的激发谱和发射谱ꎮＢａ２.９５ＳｉＯ５ʒＥｕ０.０５粉末在２５４ｎｍ激发下ꎬ发射主峰值为５６６ｎｍ宽带发射(对应Ｅｕ２＋的４ｆｎ－１５ｄң４ｆｎ)ꎻ以５６６ｎｍ为监视波长测得激发谱ꎬ在２００~５００ｎｍ内有宽谱带吸收ꎬ主峰值为３６５ｎｍꎬ且在４１０ｎｍ处有锐峰吸收ꎮ３６５ꎬ４１０ｎｍ激发下ꎬ样品发射谱情况与２５４ｎｍ激发类似ꎬ在５６６ｎｍ附近有宽谱带发射ꎮ与尚进[１１]研究的(Ｓｒ０.８Ｂａ０.２)３－ｙＳｉＯ５ʒＥｕｙ光谱图类似ꎮ３个激发波段激发荧光粉所获得的荧光强度３６５ｎｍ>２５４ｎｍ>４１０ｎｍꎮ测量其３个激发波段在５００~６５０ｎｍ发射波段的量子效率分别为７０％㊁５０％㊁１０％ꎮ4535300600姿/nmI n t e n s i t y /a .u .4030Charge transfer band Eu F 3+70鄄5L 6Eu 2+4f n -15d 鄄4f n姿em =620nm 姿ex =410nm姿ex =365nm姿ex =254nm 2520151050-5200400500700800图５㊀Ｂａ２.９５ＳｉＯ５ʒＥｕ０.０５荧光粉的荧光谱Ｆｉｇ.５㊀ＰｈｏｔｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅｓｐｅｃｔｒａｏｆＢａ２.９５ＳｉＯ５ʒＥｕ０.０５ｐｈｏｓｐｈｏｒ３.２.２㊀Ｅｕ离子掺杂浓度对光谱的影响Ｂａ３－ｘＳｉＯ５ʒＥｕｘ紫外发光照相记录如图６中插xI n t e n s i t y /a .u .姿em =254nm姿em =410nm姿em =365nm 图６㊀Ｅｕ离子掺杂量对Ｂａ３－ｘＳｉＯ５ʒＥｕｘ荧光粉的发光强度的影响ꎬ插图为２５４ｎｍ(上)㊁３６５ｎｍ(下)激发下发光照相记录(从左到右ｘ＝１％ꎬ３％ꎬ５％ꎬ７％ꎬ９％)ꎮＦｉｇ.６㊀Ｂａ３－ｘＳｉＯ５ʒＥｕｘｐｈｏｓｐｈｏｒｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅｉｎｔｅｎｓｉｔｉｅｓｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔＥｕｃｏｎｔｅｎｔꎬｔｈｅｉｎｓｅｒｔｓａｒｅｔｈｅｐｈｏｔｏ￣ｇｒａｐｈｏｆｔｈｅｐｈｏｓｐｈｏｒｓｕｎｄｅｒ２５４ｎｍ(ｔｈｅｕｐｐｅｒ)ａｎｄ３６５ｎｍ(ｔｈｅｂｏｔｔｏｍ)ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ(ｆｒｏｍｌｅｆｔｔｏｒｉｇｈｔｘ＝１％ꎬ３％ꎬ５％ꎬ７％ꎬ９％).㊀第５期吴梅虹ꎬ等:新型Ｂａ３ＳｉＯ５ʒＥｕ荧光粉的合成及光谱性质６１３㊀图所示ꎮ２５４ｎｍ激发下Ｅｕ离子掺杂量为１％㊁３％㊁５％㊁７％㊁９％时荧光粉末依次发射暗橙黄㊁橙黄色㊁亮橙黄色㊁黄绿色㊁暗绿色光ꎻ３６５ｎｍ激发下则为绿色光ꎬ其中Ｅｕ离子掺杂量为５％时最亮ꎮＥｕ离子掺杂量不同时Ｂａ３－ｘＳｉＯ５ʒＥｕｘ荧光粉在３个激发波长下的亮度如图６所示(以５６６ｎｍ为监视波长ꎬ分别测量２５４ꎬ３６５ꎬ４１０ｎｍ激发下的发射强度)ꎬ左上角的插图为ＷＦＨ￣２０３Ｂ型三用紫外分析仪２５４ꎬ３６５ｎｍ激发下的荧光照片ꎮ随着的掺杂量的增加(１％㊁３％㊁５％)ꎬ发射峰强度增加ꎬ发光强度也随之增大ꎬ当掺杂量为５％时亮度最亮ꎬ随着Ｅｕ离子掺杂量继续升高(７％㊁９％)ꎬ粉末发光强度开始降低ꎮ由此可见ꎬ５％为Ｅｕ离子最佳掺杂量ꎮ图７为Ｅｕ离子掺杂量不同时Ｂａ３－ｘＳｉＯ５ʒＥｕｘ荧光粉在３６５ｎｍ激发下以５６６ｎｍ监视波长的荧光寿命图ꎮ由图可见ꎬＥｕ离子掺杂量为１％㊁３％㊁５％㊁７％㊁９％时荧光寿命依次为６０１.６ꎬ５９０.３ꎬ５８１.８ꎬ６０４.２ꎬ６１０.５ｎｓꎮ荧光寿命为几百纳秒ꎬ且随着亮度增大而减小ꎬ在Ｅｕ离子掺杂量为５％时对应的荧光寿命最短ꎮ姿ex =５６６nm 100001000020000200001000020000Decay time/ns10000200001000020000姿em =365nmx =0.01x =0.03x =0.05x =0.07x =0.09I n t e n s i t y /a .u .子=601.6ns 子=５９０.３ns 子=５８１．８ns 子=６０４．２ns 子=６１０．５ns图７㊀Ｂａ３－ｘＳｉＯ５ʒＥｕｘ荧光寿命Ｆｉｇ.７㊀ＰｈｏｔｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔｌｉｆｅｔｉｍｅｏｆＢａ３－ｘＳｉＯ５ʒＥｕｘ３.２.３㊀Ｅｕ离子间的能量传递最佳掺杂浓度大小受激活离子能量传递方式的影响ꎬ而能量传递分为辐射能量传递(激活离子之间共振作用)和非辐射能量传递(激活离子之间产生交叉弛豫)两种方式[１２]ꎮ利用临界距离可判断掺杂离子能量传递方式ꎮ根据Ｂｌａｓｓｅ理论用下列公式计算[１３]:Ｒｃʈ２３Ｖ４πＸｃＮ[]１/３ꎬ(１)其中Ｖ代表晶胞的体积ꎬＸｃ代表最佳掺杂浓度ꎬＮ是每个晶胞中的分子数ꎬ其中ꎬ对于Ｂａ２.９５ＳｉＯ５ʒＥｕ０.０５ꎬＶ＝５９.８１３ｎｍ３ꎬＸｃ＝０.０５ｍｏｌ/ＬꎬＮ＝４ꎬ计算得出Ｒｃ＝１.７８８ｎｍꎮ基于Ｂｌａｓｓｅ理论ꎬ当临界距离在０.５~０.８ｎｍ之间时[１４]ꎬ能量传递的方式以非辐射跃迁为主ꎬ因此可以得出结论Ｂａ３－ｘＳｉＯ５ʒＥｕｘ发生浓度猝灭的原因不是非辐射跃迁ꎬ而是辐射跃迁ꎬ即基于共振能量传递的电偶极子和磁偶极子的作用ꎬ由掺杂浓度和亮度关系可以推测其具体作用方式ꎮ如公式(２)所示[１５]:Ｉ/ｘɖ(１＋Ａ)/γ[α１－ｓ/３Γ(１＋ｓ/３)]ꎬ(２)式中ｘ是掺杂离子浓度(不低于最佳掺杂浓度)ꎬｓ0.50lg xl g (I /x )-1.30-1.35-1.25-1.20-1.15-1.10-1.00-1.050.75Slope is -4.1810.250-0.25-0.50-0.75图８㊀Ｂａ３ＳｉＯ５掺杂不同Ｅｕ离子浓度荧光粉末２５４ｎｍ激发谱下的ｌｇｘ￣ｌｇ(Ｉ/ｘ)对数函数Ｆｉｇ.８㊀ｌｇｘ￣ｌｇ(Ｉ/ｘ)ｌｏｇａｒｉｔｈｍｆｕｎｃｔｉｏｎｏｆ２５４ｎｍｅｘｃｉｔａｔｉｏｎｓｐｅｃｔｒｕｍｏｆＢａ３ＳｉＯ５ｄｏｐｅｄｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅｐｏｗｄｅｒｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔＥｕｉｏｎｓｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ６１４㊀发㊀㊀光㊀㊀学㊀㊀报第４０卷代表电多极效应ꎬ表示激活剂固有的跃迁概率ꎬＡ和Ｘ在已有基质和相同的激发条件下是常量ꎮ通过转化公式ꎬ以ｌｇｘ为横坐标㊁ｌｇ(Ｉ/ｘ)为纵坐标做图ꎬ并拟合ｓ/３直线斜率ꎬ由ｓ值可推测出能量传递方式ꎮ当ｓ值为３ꎬ６ꎬ８ꎬ１０分别代表掺杂离子的交换作用㊁电偶极￣电偶极作用(ｄ￣ｄ)㊁电偶极￣电四级作用(ｄ￣ｑ)和电四级￣电四级作用(ｑ￣ｑ)ꎮ图８描绘了Ｘ轴为掺杂离子浓度㊁Ｙ轴为发光强度与掺杂离子浓度比的对数函数ꎬ拟合得到直线斜率为４.１８１ꎬ则ｓ的值为１２.５４３ꎬ接近于１０ꎬ因此可以推断出Ｂａ３ＳｉＯ５掺杂Ｅｕ离子的能量交换方式为电四级￣电四级作用ꎮ４㊀结㊀㊀论本文在还原气氛下利用高温固相反应制备了Ｂａ３ＳｉＯ５ʒＥｕ这一新型荧光粉末材料ꎮ经实验发现制备Ｂａ３ＳｉＯ５固相法最佳合成条件是:Ｂａ/Ｓｉ配比为３ꎬ温度为１２００ħ时ꎬ保温４ｈꎮ当温度低于１２００ħ时ꎬ粉末中含有少量ＢａＣＯ３杂质ꎻ温度高于１２００ħꎬ则包含Ｂａ２ＳｉＯ４和ＢａＯ１.３杂质相ꎮＢａ/Ｓｉ比值偏离３时ꎬＢａ３ＳｉＯ５粉末中容易出现Ｂａ２ＳｉＯ４㊁ＢａＳｉＯ３㊁Ｂａ２Ｓｉ３Ｏ８等杂质ꎮＥｕ离子以取代Ｂａ离子方式进入晶格ꎬ掺杂后对晶格影响不大ꎮＢａ３ＳｉＯ５ʒＥｕ荧光粉谱分析表明ꎬ在２５４ꎬ３６５ꎬ４１０ｎｍ激发下发射主峰为５６６ｎｍ(Ｅｕ２＋的４ｆｎ－１５ｄң４ｆｎ)宽带发射ꎬ量子效率分别为７０％㊁５０％㊁１０％ꎻ以５６６ｎｍ为监视波长测得激发谱为主峰在２５０~４５０ｎｍ范围内的宽带发射ꎬ主峰为３６０ｎｍꎬ且在４１０ｎｍ出现小峰ꎻＥｕ离子最佳掺杂浓度为５％ꎬ且对应的荧光寿命最短５８１.８ｎｓꎻ此外ꎬ根据Ｂｌａｓｓｅ理论的计算表明ꎬＥｕ离子之间能量传递方式以辐射跃迁为主ꎬ且主要为电四级￣电四级作用ꎮ参㊀考㊀文㊀献:[１]林林ꎬ尹民ꎬ施朝淑ꎬ等.红色长余辉材料Ｍｇ２ＳｉＯ４ʒＤｙ３＋ꎬＭｎ２＋的制备及发光特性[Ｊ].发光学报ꎬ２００６ꎬ２７(３):３３１￣３３６.ＬＩＮＬꎬＹＩＮＭꎬＳＨＩＺＳꎬｅｔａｌ..Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎａｎｄｐｈｏｔｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅｏｆｒｅｄｌｏｎｇａｆｔｅｒｇｌｏｗｐｈｏｓｐｈｏｒ:Ｍｇ２ＳｉＯ４ʒＤｙ３＋ꎬＭｎ２＋[Ｊ].Ｃｈｉｎ.Ｊ.Ｌｕｍｉｎ.ꎬ２００６ꎬ２７(３):３３１￣３３６.(ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ)[２]石春山ꎬ叶泽人.Ｅｕ２＋离子在固体中的发光[Ｊ].发光与显示ꎬ１９８２(４):１￣１０.ＳＨＩＣＳꎬＹＥＺＲ.Ｅｕ２＋ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅｉｎｓｏｌｉｄｓ[Ｊ].Ｃｈｉｎ.Ｊ.Ｌｕｍｉｎ.ꎬ１９８２(４):１￣１０.(ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ) [３]ＹＡＮＳＲꎬＨＵＸＦꎬＦＥＩＨＨꎬｅｔａｌ..ＰｒｅｐａｒａｔｉｏｎａｎｄｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＥｕ２＋￣ａｃｔｉｖａｔｅｄａｌｋａｌｉｎｅ￣ｅａｒｔｈｐｈｏｓｐｈｏｓｉｌｉｃａｔｅｐｈｏｓｐｈｏｒｓ[Ｊ].ＳｏｌｉｄＳｔａｔｅＣｏｍｍｕｎ.ꎬ２００８ꎬ１４８(５￣６):１８６￣１８９.[４]ＰＯＯＲＴＳＨＭꎬＲＥＩＪＮＨＯＵＤＴＨＭꎬＶＡＮＤＥＲＫＵＩＰＨＯＴꎬｅｔａｌ..ＬｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅｏｆＥｕ２＋ｉｎｓｉｌｉｃａｔｅｈｏｓｔｌａｔｔｉｃｅｓｗｉｔｈａｌｋａｌｉｎｅｅａｒｔｈｉｏｎｓｉｎａｒｏｗ[Ｊ].Ｊ.ＡｌｌｏｙｓＣｏｍｐｄ.ꎬ１９９６ꎬ２４１(１￣２):７５￣８１.[５]ＫＡＮＧＨＳꎬＫＡＮＧＹＣꎬＪＵＮＧＫＹꎬｅｔａｌ..Ｅｕ￣ｄｏｐｅｄｂａｒｉｕｍｓｔｒｏｎｔｉｕｍｓｉｌｉｃａｔｅｐｈｏｓｐｈｏｒｐａｒｔｉｃｌｅｓｐｒｅｐａｒｅｄｆｒｏｍｓｐｒａｙｓｏ￣ｌｕｔｉｏｎｃｏｎｔａｉｎｉｎｇＮＨ４Ｃｌｆｌｕｘｂｙｓｐｒａｙｐｙｒｏｌｙｓｉｓ[Ｊ].Ｍａｔｅｒ.Ｓｃｉ.Ｅｎｇ.Ｂꎬ２００５ꎬ１２１(１￣２):８１￣８５.[６]ＴＩＬＬＭＡＮＮＳＥꎬＧＲＯＳＳＥＨＰ.Ｒｅｆｉｎｅｍｅｎｔｏｆｔｒｉｂａｒｉｕｍｓｉｌｉｃａｔｅ[Ｊ].ＡｃｔａＣｒｙｓｔ.Ｓｅｃｔ.Ｂ:Ｓｔｒｕｃｔ.Ｃｒｙｓｔａｌｌｏｇｒ.Ｃｒｙｓｔ.Ｃｈｅｍ.ꎬ１９７８ꎬＢ３４:６４９￣６５１.[７]ＣＨＯＩＳＨꎬＫＷＯＮＳＢꎬＨＵＭＡＹＯＵＮＵＢꎬｅｔａｌ..ＳｙｎｔｈｅｓｉｓａｎｄｏｐｔｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＰ５＋ｃｏ￣ｄｏｐｅｄＢａ３ＳｉＯ５ʒＥｕ２＋ｏｒａｎｇｅｐｅｒｓｉｓｔｅｎｔｐｈｏｓｐｈｏｒ[Ｊ].ＤｙｅｓＰｉｇｍ.ꎬ２０１８ꎬ１４８:４６０￣４６４.[８]ＢＯＵＬＡＹＥꎬＮＡＫＡＮＯＪꎬＴＵＲＮＥＲＳꎬｅｔａｌ..ＣｒｉｔｉｃａｌａｓｓｅｓｓｍｅｎｔｓａｎｄｔｈｅｒｍｏｄｙｎａｍｉｃｍｏｄｅｌｉｎｇｏｆＢａＯ￣ＳｉＯ２ａｎｄＳｉＯ２￣ＴｉＯ２ｓｙｓｔｅｍｓａｎｄｔｈｅｉｒｅｘｔｅｎｓｉｏｎｓｉｎｔｏｌｉｑｕｉｄｉｍｍｉｓｃｉｂｉｌｉｔｙｉｎｔｈｅＢａＯ￣ＳｉＯ２￣ＴｉＯ２ｓｙｓｔｅｍ[Ｊ].Ｃａｌｐｈａｄꎬ２０１４ꎬ４７:６８￣８２. [９]ＡＰＰＥＮＤＩＮＯＰꎬＭＯＮＴＯＲＳＩＭＡ.Ｓｏｌｉｄｓｔａｔｅｅｑｕｉｌｉｂｒｉｕｍｓｉｎｔｈｅｂａｒｉｕｍｏｘｉｄｅ￣ｓｔｒｏｎｔｉｕｍｏｘｉｄｅ￣ｓｉｌｉｃａｓｙｓｔｅｍ[Ｊ].Ａｎｎ.Ｃｈｉｍ.ꎬ１９６９ꎬ５９(８￣９):８０６￣８１６.[１０]ＹＡＭＡＧＡＭꎬＭＡＳＵＩＹꎬＫＯＤＡＭＡＮ.ＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｄｅｐｅｎｄｅｎｃｅｏｆｐｅｒｓｉｓｔｅｎｔｐｈｏｓｐｈｏｒｅｓｃｅｎｃｅｉｎＥｕ２＋￣ｄｏｐｅｄＢａ３ＳｉＯ５[Ｊ].Ｏｐｔ.Ｍａｔｅｒ.ꎬ２０１４ꎬ３６(１１):１７７６￣１７８０.[１１]尚进.白光ＬＥＤ用Ｓｒ３－ｙＥｕｙＳｉＯ５－６ｘＮ４ｘ荧光粉的制备与发光性能[Ｄ].成都:成都理工大学ꎬ２０１３.ＳＨＡＮＧＪ.ＴｈｅＰｒｅｐａｒａｔｉｏｎａｎｄＬｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅＰｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＡＷｈｉｔｅＬｉｇｈｔ￣ｅｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅｓＵｓｅｄＰｈｏｓｐｈｏｒＳｒ３－ｙＥｕｙＳｉＯ５－６ｘＮ４ｘ[Ｄ].Ｃｈｅｎｇｄｕ:ＣｈｅｎｇｄｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬ２０１３.(ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ)[１２]王庆平.白光ＬＥＤ用硅酸盐荧光粉的发光特性及其应用研究[Ｄ].重庆:重庆理工大学ꎬ２０１６.㊀第５期吴梅虹ꎬ等:新型Ｂａ３ＳｉＯ５ʒＥｕ荧光粉的合成及光谱性质６１５㊀ＷＡＮＧＱＰ.ＴｈｅＬｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅＰｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＳｉｌｉｃａｔｅＰｈｏｓｐｈｏｒｓＢａｓｅｄｏｎＷｈｉｔｅＬＥＤｓ[Ｄ].Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ:ＣｈｏｎｇｑｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉ￣ｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬ２０１６.(ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ)[１３]ＢＬＡＳＳＥＧ.Ｅｎｅｒｇｙｔｒａｎｓｆｅｒｉｎｏｘｉｄｉｃｐｈｏｓｐｈｏｒｓ[Ｊ].Ｐｈｙｓ.Ｌｅｔｔ.Ａꎬ１９６８ꎬ２８(６):４４４￣４４５.[１４]ＬＡＷＲＥＮＣＥＴＡꎬＭＵＲＲＡＫＡꎬＭＡＹＰＳ.ＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｄｅｐｅｎｄｅｎｃｅｏｆｒａｔｅｃｏｎｓｔａｎｔｓｆｏｒＴｂ３＋(５Ｄ３)ｃｒｏｓｓｒｅｌａｘａｔｉｏｎｉｎｓｙｍｍｅｔｒｉｃＴｂ３＋ｐａｉｒｓｉｎＴｂ￣ｄｏｐｅｄＣｓＣｄＢｒ３ꎬＣｓＭｇＢｒ３ꎬＣｓＭｇＣｌ３[Ｊ].Ｊ.Ｐｈｙｓ.Ｃｈｅｍ.Ｂꎬ２００３ꎬ１０７(１７):４００２￣４０１１.[１５]ＤＥＸＴＥＲＤＬꎬＳＣＨＵＬＭＡＮＪＨ.Ｔｈｅｏｒｙｏｆｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｑｕｅｎｃｈｉｎｇｉｎｉｎｏｒｇａｎｉｃｐｈｏｓｐｈｏｒｓ[Ｊ].Ｊ.Ｃｈｅｍ.Ｐｈｙｓ.ꎬ１９５４ꎬ２２(６):１０６３￣１０７０.吴梅虹(１９９７－)ꎬ女ꎬ福建泉州人ꎬ在读本科生ꎬ主要从事新能源材料的研究ꎮＥ￣ｍａｉｌ:１４５８７９５５１０＠ｑｑ.ｃｏｍ罗岚(１９７９－)ꎬ女ꎬ江西永修人ꎬ博士ꎬ副教授ꎬ２００８年于南昌大学获得博士学位ꎬ主要从事高通量实验技术(固态薄膜组合筛选及金属３Ｄ打印技术)及材料计算的研究ꎮＥ￣ｍａｉｌ:ｌｕｏｌａｎ１１９０＠ｓｉｎａ.ｃｏｍ.ｃｎ。