李琳琳 胡秋實(shí) 孫鎮(zhèn)宇

摘要：利用簡(jiǎn)便的水熱合成法成功制備了Eu3+離子摻雜的CaxSr1xWO4系列熒光粉。并用粉末X射線衍射儀測(cè)試了樣品的物相結(jié)構(gòu)，最后利用熒光分光光度計(jì)測(cè)試了熒光粉的光譜。結(jié)果表明合成的樣品均為純相物質(zhì)。所有的熒光粉都能夠表現(xiàn)出Eu3+離子的特征激發(fā)和發(fā)射峰。隨著Ca含量的減少，發(fā)光粉的發(fā)光強(qiáng)度先增強(qiáng)后減弱，其中Ca0.4Sr0.6WO4：Eu3+的發(fā)光強(qiáng)度最高。由此可見(jiàn)，合成的熒光粉可作為白光LED用紅色熒光粉。

關(guān)鍵詞：水熱合成法；鎢酸鹽；熒光粉

近些年，白光LED吸引了很多人的注意，由于其很多的優(yōu)點(diǎn)，例如：高發(fā)光效率、低能耗、長(zhǎng)壽命、工作溫度低等?，F(xiàn)在，商業(yè)中常用的方法是發(fā)藍(lán)光的InGaN芯片與發(fā)黃光的Y3Al5O12：Ce3+結(jié)合。這種結(jié)合的白光顏色偏冷，相關(guān)色溫（CCT）為7756 K，較低的顯色指數(shù)（CRI/Ra）為75。這是因?yàn)檫@種藍(lán)加黃的組合中缺少紅光，因此限制了其應(yīng)用。Eu3+離子的5D0→7F2的躍遷（614 nm左右）發(fā)射的是紅色的光，因此，添加含有Eu3+離子的熒光粉可以解決上述問(wèn)題[1]。

鎢酸鹽多用作功能材料，可用于制備染料、顏料等。也可作陶瓷材料、催化劑、顏料、防火劑。在單鎢酸鹽中，每個(gè)正六價(jià)鎢離子中心格位與四個(gè)同一的O2配位，形成一個(gè)WO42四面體，使其相對(duì)穩(wěn)定。堿土金屬離子與相鄰的四個(gè)WO42中的八個(gè)O2配位，具有S4對(duì)稱性，沒(méi)有反演中心[2]。鎢酸根基團(tuán)可以強(qiáng)烈的吸收紫外光區(qū)域的能量，而且吸收后的能量可以從鎢酸根傳遞到稀土離子，從而大大提高稀土離子摻雜熒光粉的外部量子效率[3]。因此，單鎢酸鹽將會(huì)是稀土離子摻雜適宜的材料。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 試劑

Na2WO4·2H2O （分析純）；Ca（NO3）2·4H2O （分析純）；Sr（NO3）2 （分析純）；Eu2O3 （99.99 %）；無(wú)水乙醇；硝酸；去離子水。

1.2 樣品制備

將Eu2O3溶于硝酸，蒸干，再用去離子水稀釋得到Eu（NO3）3溶液以備用。稱取一定量的Ca（NO3）2·4H2O或Sr（NO3）2溶于去離子水中，之后加入Eu（NO3）3溶液配成無(wú)色透明的混合溶液。同時(shí)將Na2WO4·2H2O單獨(dú)溶解到去離子水中。之后在強(qiáng)烈的攪拌下將上述的混合溶液逐滴的加入到Na2WO4溶液中，立即會(huì)產(chǎn)生白色沉淀。繼續(xù)攪拌30 min。最后將白色懸濁液轉(zhuǎn)移到不銹鋼反應(yīng)釜中在120 oC下加熱反應(yīng)12 h。反應(yīng)后，離心得到的粉末用去離子水和無(wú)水乙醇洗35次。最后在干燥箱中60 oC下烘干得到最終樣品。

1.3 樣品的測(cè)試與表征

使用德國(guó)AXS公司生產(chǎn)的D2 PHASER型號(hào)的X射線粉末衍射儀對(duì)樣品進(jìn)行XRD測(cè)試，其中X射線源為Cu靶（λ=015406 nm）、掃描角度為10 °80 °。采用日本日立F7000分光光度計(jì)測(cè)試了樣品的激發(fā)和發(fā)射光譜，激發(fā)光源為150 W Xe燈。所有的測(cè)試均在室溫下進(jìn)行。

2 結(jié)果與討論

2.1 物相分析

所有樣品的XRD圖譜幾乎相同，且衍射峰與純四方相白鎢礦結(jié)構(gòu)SrWO4標(biāo)準(zhǔn)卡片（PDF#080490）相符，只是衍射峰的位置發(fā)生了微小的變動(dòng)。說(shuō)明合成的樣品均為純相物質(zhì)。

2.2 熒光粉CaxSr1xWO4：Eu3+的發(fā)光特性

樣品Ca0.4Sr0.6WO4：0.05Eu3+的激發(fā)光譜。位于200320 nm的寬峰屬于O2→Eu3+和O2→W6+的電荷遷移帶（CTB），最大值位于230 nm處。在長(zhǎng)波區(qū)域的尖銳的激發(fā)峰是由于Eu3+離子內(nèi)部的4f4f躍遷產(chǎn)生的，其中兩個(gè)最大的激發(fā)峰一個(gè)位于361 nm處，屬于Eu3+離子的7F0→5D4躍遷，另一個(gè)位于393 nm處，是由于Eu3+離子的7F0→5L6躍遷[4]。

在最強(qiáng)的Eu3+離子特征激發(fā)峰393 nm近紫外光的激發(fā)下，樣品Ca0.4Sr0.6WO4： 0.05Eu3+的發(fā)射光譜如。發(fā)射光譜主要由四個(gè)峰組成：第一個(gè)較弱的峰位于579 nm，屬于Eu3+離子的5D0→7F0躍遷；第二個(gè)發(fā)射峰位于591 nm處，由于Eu3+離子的5D0→7F1躍遷引起的；最強(qiáng)的一個(gè)發(fā)射峰位于615 nm，是因?yàn)镋u3+離子的5D0→7F2躍遷；最后一個(gè)位于654 nm，這是因?yàn)镋u3+的5D0→7F3躍遷[5]。

為了優(yōu)化CaxSr1xWO4：0.05Eu3+熒光粉的發(fā)光性能，制備了基質(zhì)中含不同比例Ca、Sr組成的系列熒光粉。隨著Ca含量的減少CaxSr1xWO4： 0.05Eu3+的發(fā)光強(qiáng)度先增強(qiáng)后減弱，其中Ca0.4Sr0.6WO4：Eu3+的發(fā)光強(qiáng)度最高。

3 結(jié)論

本論文利用水熱合成法成功合成了系列CaxSr1xWO4：005Eu3+熒光粉。所有合成的樣品均為純相物質(zhì)。所有的熒光粉都能夠表現(xiàn)出Eu3+離子的特征激發(fā)和發(fā)射峰。而且隨著Ca含量的減少CaxSr1xWO4：0.05Eu3+的發(fā)光強(qiáng)度先增強(qiáng)后減弱，其中Ca0.4Sr0.6WO4：0.05Eu3+的發(fā)光強(qiáng)度最高。

參考文獻(xiàn)：

[1]杜英，田燕娜，武婷婷，等.Sm3+/Ho3+摻雜Lu3Al5O12基熒光粉的制備與發(fā)光性能研究[J].長(zhǎng)春理工學(xué)報(bào)，2016，39（03）：113119.

[2]陳鵬，楊定明，王剛，等.SrZn（WO4）2：Eu3+紅色熒光粉的合成及性能研究[J].化工新型材料，2017，（8）：101103.

[3]董園園，黃榕，徐家躍，等.NaY（Mo/WO4）2：Eu3+紅色熒光粉的合成和發(fā)光性能[J].2015，44（12）：35433547.

[4]游航英，廖金生，溫和瑞，等.溶膠凝膠法合成KGd（WO4）2：Eu3+紅色熒光粉及其發(fā)光性質(zhì)的研究[J].中國(guó)稀土學(xué)報(bào)，2011，29（02）：178183.

[5]耿秀娟，田彥文，陳永杰，等.紅色熒光粉MMoO4：Eu3+ （M=Ca，Sr，Ba）的水熱合成及光譜性質(zhì)[J].發(fā)光學(xué)報(bào)，2011，32（07）：670674.