国产日韩欧美一区二区三区三州_亚洲少妇熟女av_久久久久亚洲av国产精品_波多野结衣网站一区二区_亚洲欧美色片在线91_国产亚洲精品精品国产优播av_日本一区二区三区波多野结衣 _久久国产av不卡

?

YXO4(X=Ta,Nb)的結(jié)構(gòu)與基質(zhì)發(fā)光

2020-04-27 04:05王洪杰朱重陽
吉林建筑大學(xué)學(xué)報 2020年1期
關(guān)鍵詞:熒光粉紫外光基團(tuán)

王洪杰,朱重陽,張 粟

1吉林建筑大學(xué),長春 130118 2中國科學(xué)院長春應(yīng)用化學(xué)研究所,長春 130022

過渡金屬Nb,Ta的復(fù)合氧化物是一類重要的發(fā)光基質(zhì)材料,尤其以具有ABO4結(jié)構(gòu)的復(fù)合氧化物為代表[1-2].稀土鉭酸鹽是一類新型的X射線發(fā)光體,其中鉭酸釔由于具有高密度(7.56 g/cm3)和良好的化學(xué)穩(wěn)定性,被認(rèn)為是很好的X射線發(fā)光材料的基質(zhì).稀土鈮酸鹽也被認(rèn)為是一類很好的紫外發(fā)光材料[3-4],單斜晶系,空間群為I2/c,在單斜和四方相的單元胞中,稀土離子處于氧原子的四面體間隙,Nb5+處于八面體間隙,每一個單元胞中有4個YNbO4分子,各種原子的離子半徑大小關(guān)系Nb5+

本文采用高溫固相合成法合成YTa1-xO4∶xNb,通過連續(xù)變化Ta和Nb的比例獲得具有不同結(jié)構(gòu)的材料,當(dāng)NbO43-濃度很低時,產(chǎn)物晶體結(jié)構(gòu)為M'型YTaO4,隨Nb5+摻入濃度逐漸提高,產(chǎn)物由M′型YTaO4逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂泻轴愨壗Y(jié)構(gòu)的YNbO4.通過在不同波長紫外光激發(fā)條件下研究其發(fā)光與結(jié)構(gòu)、組成的關(guān)系,為尋找以過渡金屬復(fù)合氧化物為基質(zhì)的新型發(fā)光材料提供有益的基礎(chǔ)科研數(shù)據(jù).

1 實驗部分

1.1 試劑與儀器

實驗用試劑為高純Ta2O5(99.99 %,阿拉丁試劑),Nb2O5(99.95 %,阿拉丁試劑)和高純Y2O3(99.99 %,阿拉丁試劑).制備的所有樣品均使用Bruker D 8 focus型粉末X射線衍射儀(德國Bruker AXS公司)測量其晶體結(jié)構(gòu),然后與JCPDS標(biāo)準(zhǔn)卡片的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比對.輻射源為Cu Kα(λ=0.154 05 nm,0.154 439 nm),掃描范圍2θ從10°到80°,掃描速度為10°/min,工作電壓為40 kV,電流為40 mA.光致激發(fā)光譜(PLE)、發(fā)射光譜(PL)均在室溫下測量,使用Hitachi F-7000 型熒光分光光度計(日本日立公司).

1.2 實驗過程

實驗中反應(yīng)物為YTa1-xO4∶xNb,取x=0.01,0.02,0.08,0.1,0.15,0.2,0.4,0.6,0.8,1.將所有原料分別置于瑪瑙研缽內(nèi),混合研磨均勻.將混合后的樣品裝入氧化鋁坩堝,置于箱式爐中,在1 350 ℃空氣氛圍下煅燒4 h后,自然冷卻取出后研磨即所得樣品.

2 結(jié)果與討論

2.1 YTa1-xO4∶xNb樣品的XRD表征

圖1為YTa1-xO4∶xNb5+在1 350 ℃下反應(yīng)4 h后的XRD譜圖.

圖1 YTa1-xO4∶xNb5+樣品的XRD光譜Fig.1 XRD spectra of YTa1-xO4∶xNb5+ samples

由圖1可知,樣品在不摻雜Nb5+時,產(chǎn)物YTaO4的衍射峰與標(biāo)準(zhǔn)卡片上JCPDS NO.23-1425的一致,說明在1 350 ℃的反應(yīng)條件下合成YTaO4純相,且產(chǎn)物為M'型YTaO4.x=0.08時,產(chǎn)物在28.2°和30.6°處的衍射峰強(qiáng)度開始降低,同時在28.5°,30.5°處出現(xiàn)新的衍射峰,說明這說明Nb5+摻雜很少時(x<0.08)才會進(jìn)入到Y(jié)TaO4的結(jié)構(gòu)中取代Ta5+的位置,而當(dāng)Nb5+濃度達(dá)到8 %時,產(chǎn)物開始變?yōu)閅TaO4和YNbO4共存的體系.隨著Nb5+摻量逐漸增多,YTaO4在46.8°,48°,49°處的衍射峰強(qiáng)度逐漸變?nèi)?并且樣品在28.2°和30.6°處的特征峰消失.在Nb5+摻量達(dá)到100 %時,YTaO4的衍射峰消失且產(chǎn)物與標(biāo)準(zhǔn)卡片JCPDS NO.23-1486相一致,說明產(chǎn)物變?yōu)閅NbO4純相.當(dāng)YTaO4中NbO43-基團(tuán)的濃度很低時,產(chǎn)物為M'型YTaO4結(jié)構(gòu),而當(dāng)NbO43-基團(tuán)濃度逐漸提高時,產(chǎn)物體系轉(zhuǎn)變?yōu)楹轴愨壗Y(jié)構(gòu).本實驗中合成的YTaO4為M′型,樣品在28.5°,30.5°處有明顯的衍射峰.實驗系列樣品都具有尖銳的衍射峰,說明樣品具有較好的結(jié)晶程度.

YTaO4有以下3種結(jié)構(gòu)[15-17]:M相結(jié)構(gòu)(空間群為I2/a)、M′相結(jié)構(gòu)(空間群為P2/a)和T相結(jié)構(gòu).本實驗中合成的為M′型結(jié)構(gòu)YTaO4,在M′相中Ta原子和6個O原子配位形成八面體[18],晶胞參數(shù)為a=0.529 2 nm,b=0.545 1 nm,c=0.511 0 nm,β=96.400°,V=0.146 5 nm.YNbO4具有褐釔鈮型結(jié)構(gòu),晶胞參數(shù)為a=0.764 54 nm,b=1.099 94 nm,c=0.531 72 nm,β=138.420 0°,V=0.296 76 nm3,Z=4.圖2為M′型結(jié)構(gòu)YTaO4和具有褐釔鈮結(jié)構(gòu)的YNbO4晶體結(jié)構(gòu)圖.

圖2 (a) M′型YTaO4和(b) YNbO4的晶體結(jié)構(gòu)Fig.2 Crystal structure of (a) M′type YTaO4. and (b) YNbO4

圖3為室溫時YTaO4和YNbO4的紫外可見光漫反射光譜,M′型YTaO4在200 nm~550 nm范圍內(nèi)反射率很高,在230 nm~400 nm區(qū)域存在明顯的吸收峰,此處吸收峰是由基質(zhì)晶格的吸收引起的,其中YTaO4的吸收峰在230 nm~400 nm處,隨著Nb5+離子的摻入濃度逐漸提高,吸收峰位于250 nm~400 nm處,為YNbO4的吸收峰.

圖3 室溫時YTa1-xNbxO4的紫外-可見光漫反射光譜Fig.3 The UV-vis diffuse reflectance spectra ofYTa1-xNbxO4 at the room temperature

圖4 室溫時在237 nm紫外光激發(fā)下YTa1-xO4∶xNb5+的發(fā)射光譜Fig.4 The emission spectra of YTa1-xO4∶xNb5+ excited by237 nm ultraviolet light at the room temperature

圖4為室溫時在237 nm紫外光激發(fā)條件下YTa1-xO4∶xNb5+的發(fā)射光譜.由圖4可以看出,樣品為YTaO4純相時,最強(qiáng)發(fā)射峰位于329 nm處的寬帶發(fā)射,源于TaO43-基團(tuán)的電荷轉(zhuǎn)移躍遷發(fā)射.隨著Nb5+摻雜的濃度增加,發(fā)射峰的強(qiáng)度也隨之增大,最強(qiáng)發(fā)射峰位于400 nm處的寬帶發(fā)射,是NbO43-基團(tuán)的電荷轉(zhuǎn)移躍遷發(fā)射,且在x=0.2時熒光強(qiáng)度達(dá)到最大值.

從測試結(jié)果可以看出,在M′型YTa1-x∶xNb的發(fā)射光譜中,既使Nb5+濃度很低(x=0.01),也僅出現(xiàn)了NbO43-基團(tuán)在404 nm處的發(fā)射峰.這可能是因為:① 從TaO43-基團(tuán)到NbO43-基團(tuán)的能量傳遞非常大,從而導(dǎo)致觀察不到TaO43-的發(fā)光;② 在紫外光波長為237 nm激發(fā)條件下NbO43-基團(tuán)的發(fā)射強(qiáng)度很大,使TaO43-基團(tuán)的發(fā)射被完全遮蓋;③ TaO43-基團(tuán)的最佳激發(fā)位置位于更短的波長,沒有恰當(dāng)?shù)丶ぐl(fā)到TaO43-基團(tuán).

由圖5可以看出,在400 nm波長的監(jiān)測下,YTa1-xNbxO4樣品的激發(fā)光譜圖清晰地展現(xiàn)出TaO43-和NbO43-的特征激發(fā),峰值分別處于230 nm和260 nm處,230 nm的激發(fā)峰源于TaO43-的吸收,257 nm的激發(fā)峰源于NbO43-吸收.樣品隨Nb5+的摻入濃度增加,激發(fā)峰位置從230 nm處向260 nm處偏移,并且在x=1時,樣品激發(fā)峰強(qiáng)度達(dá)到最大.鑒于當(dāng)x=0時,樣品幾乎不發(fā)光,本文認(rèn)為當(dāng)0

圖5 室溫時在400 nm監(jiān)測條件下YTa1-xNbxO4的激發(fā)光譜圖Fig.5 The excitation spectrogram of YTa1-xNbxO4 under400 nm monitoring conditions at the room temperature

圖6 室溫時在260 nm紫外光激發(fā)下YTa1-xO4∶xNb的發(fā)射光譜Fig.6 The emission spectra of YTa1-xO4∶xNb excited by260 nm ultraviolet light at the room temperature

圖6為選取YNbO4晶體的激發(fā)譜帶260 nm作為激發(fā)波長,樣品YTa1-xO4∶xNb(x=0~1)的發(fā)射光譜.由圖6中可以看出,樣品為YTaO4純相時,樣品的熒光強(qiáng)度很低,幾乎不發(fā)光,說明YTaO4不能被260 nm的紫外光激發(fā).隨著Nb5+摻雜的濃度增加,產(chǎn)物逐漸由M′型結(jié)構(gòu)YTaO4轉(zhuǎn)變?yōu)閅NbO4,其發(fā)射峰的強(qiáng)度也隨之增大,最強(qiáng)發(fā)射峰位于400 nm處,且在產(chǎn)物為YNbO4純相時發(fā)射峰強(qiáng)度達(dá)到最大值.

3 結(jié)論

本文采用高溫固相合成法合成一系列YTa1-xO4∶xNb樣品,并對其晶體結(jié)構(gòu),發(fā)光特性進(jìn)行了分析討論.從光譜數(shù)據(jù)的分析可以得出YNbO4是一種很好的發(fā)光材料,其發(fā)光強(qiáng)度要高于M′型YTaO4.在257 nm紫外光激發(fā)條件下,發(fā)射峰由位于404 nm處的寬帶發(fā)射構(gòu)成,發(fā)光來源于NbO43-基團(tuán)的特征發(fā)射,TaO43-不能被激發(fā).而在237 nm紫外光激發(fā)條件下,隨著YTaO4相的不斷減少,樣品中來自TaO43-基團(tuán)的發(fā)光也不斷減少,而此時形成YNbO4的相中應(yīng)該也含有Ta5+,但觀察不到Y(jié)TaO4的發(fā)光,導(dǎo)致了對于YTa1-xNbxO4(x=0~1)系列樣品的樣品亮度在x=0.2時最高,而且不能在單一相中同時觀察到NbO43-和TaO43-基團(tuán)的發(fā)光.

猜你喜歡
熒光粉紫外光基團(tuán)
寬帶激發(fā)BaBi2(MoO4)4:Eu3+熒光粉的制備與發(fā)光性能
白光LED用鈣鈦礦結(jié)構(gòu)氧化物熒光粉的研究進(jìn)展
白光LED 用磷酸鹽基熒光粉的研究進(jìn)展
基于基團(tuán)視角下對有機(jī)物性質(zhì)的再思考
YAG熒光粉的表面改性及其發(fā)光和熱/濕劣化性能研究
R基團(tuán)篩選技術(shù)用于HDACIs的分子設(shè)計
似“粉”非“藍(lán)”, 深而不惘
不同紫外光對無機(jī)納米材料改性聚丙烯老化行為的影響
微流控芯片的紫外光固化注射成型工藝對微結(jié)構(gòu)的影響
內(nèi)含雙二氯均三嗪基團(tuán)的真絲織物抗皺劑的合成