堿土-稀土三元硫化物紅色熒光粉的合成與發(fā)光性質(zhì).pdf

1、堿土－稀土三元硫化物MRE2S4（M=Ca，Sr， Ba； RE=La，Y）與堿土硫化物有著極其相似的性質(zhì)，在2.3～3.6 eV范圍內(nèi)具有帶隙，是一種適合的發(fā)光材料基質(zhì)。另外，MRE2S4具有良好的熱穩(wěn)定性、機(jī)械強(qiáng)度和紅外透射等性能，制成的陶瓷材料是新型的紅外窗口材料。因此，研究稀土離子摻雜的SrY2S4熒光粉有重要的理論意義和應(yīng)用價(jià)值，有望在農(nóng)用太陽能轉(zhuǎn)換、LED、LE器件等方面應(yīng)用。MY2S4：Er3+，Eu2+（M=Sr， Ba

2、）熒光粉發(fā)射峰位于663 nm，與葉綠素的紅區(qū)吸收（661 nm）匹配，具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。但是這些熒光粉對日光中藍(lán)綠區(qū)光的吸收強(qiáng)度非常小，不能被日光有效地激發(fā)。因此，改善MY2S4：Er3+，Eu2+（M=Sr， Ba）熒光粉藍(lán)綠區(qū)的激發(fā)光譜強(qiáng)度有重要的理論意義和應(yīng)用價(jià)值。三元硫化物主要是用高溫固相法在H2S或CS2氣氛中合成，但H2S和CS2都是有毒氣體，無法進(jìn)行擴(kuò)大生產(chǎn)。因此，尋找一種新的能實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的合成方法具有重要現(xiàn)實(shí)意義

3、。本文從敏化發(fā)光，固溶體基質(zhì)以及新的合成方法三個(gè)方面對堿土—稀土三元硫化物熒光粉進(jìn)行了研究。 ⑴稀土摻雜SrY2S4硫化物的發(fā)光性質(zhì)。以Sr2+、y3+和RE3+（RE= Eu，Ce，Ho，Pr，Tm，Sm和Er）的混合硝酸鹽溶液為陽離子溶液，以（NH4）2CO3為沉淀劑，共沉淀法制備了碳酸鹽前驅(qū)體，以CS2為硫化劑，高溫煅燒前驅(qū)體合成了SrY2S4： RE3+/Eu2+紅色熒光粉。研究了這些化合物的發(fā)光性質(zhì)，除SrY2S4：

4、Pr3+熒光粉的激發(fā)光譜只有一個(gè)藍(lán)綠區(qū)激發(fā)帶外，其它稀土離子摻雜的熒光粉的激發(fā)光譜都由兩個(gè)帶組成，分別對應(yīng)于基質(zhì)吸收和稀土離子的f—d或者f—f躍遷吸收。SrY2S4： Ce3+，Eu2+和SrY2S4： Ho3+的發(fā)射光譜出現(xiàn)綠光和紅光兩個(gè)峰，改變Ho3+離子的濃度可以調(diào)控綠光和紅光的分支比。其它稀土摻雜的熒光粉都只出現(xiàn)了紅光發(fā)射。 ⑵M1—xZnxY2S4：Er3+， Eu2+（M=Sr，Ba）熒光粉的合成與發(fā)光性質(zhì)。采用共

5、沉淀法合成了M1—xZnxY2S4：Er3+，M1—xZnxY2S4： Eu2+和M1—xZnxY2S4：Er3+，Eu2+（M=Sr， Ba）紅色熒光粉。XRD圖譜表明，Zn2+在Sr1—xZnxY2S4和Ba1—xZnxY2S4基質(zhì)中摻雜量分別為x<0.2 mol和x<0.1 mol時(shí)，粉末樣品為CaFe2O4型正交晶體。Zn2+離子在M1—xZnxY2S4：Er3+，Eu2+中的固溶量（xmol）對熒光粉的發(fā)射強(qiáng)度影響很大。隧著Z

6、n2+離子摻雜濃度的增加，M1—xZnxY2S4： Er3+，Eu2+（MZYSEE）紫外區(qū)激發(fā)峰（200—413 nm）發(fā)生紅移，并與可見光激發(fā)帶（413—600nm）形成一個(gè)連續(xù)的寬帶譜，與紫外和GaN基LED芯片輻射都有良好的匹配性。當(dāng)Zn2+摻雜量為0.1 mol時(shí)，SZYSEE和BZYSEE的發(fā)光強(qiáng)度達(dá)到最大，其發(fā)光強(qiáng)度分別比未摻Zn2+的增強(qiáng)10.7倍和5。7倍。由于強(qiáng)而寬的藍(lán)綠區(qū)吸收，單色性很好的紅光發(fā)射，很好的熱穩(wěn)定性和

7、不易潮解等優(yōu)良性能，Ba0.9Zn0.1Y1.76S4：0.24Er+，0.006Eu2+是一類潛在的農(nóng)用日光轉(zhuǎn)光劑和白光LED用紅色熒光粉。 ⑶碳還原法直接合成三元硫化物。采用碳還原法直接合成三元硫化物MY2S4（M=Sr，Ba）。XRD圖譜表明，當(dāng)nSrSO4：nY2（SO4）3： nC=1：2：60，T=1200℃，t=12h時(shí)，能合成較純的SrY2S4；當(dāng)nBaSO4： nY2（SO4）3： nC=1：2：60，T=11

8、00℃，t=12h時(shí)，能合成較純的BaY2S4，雜相主要是Y2O2S。適量摻雜Er3+離子有助于形成SrY2S4和BaY2S4物相?？疾炝颂歼€原法合成Eu2+，Er2+離子摻雜MY2S4（M=Sr，Ba）熒光粉的發(fā)光性質(zhì)。單摻Eu的SrY2S4熒光粉表現(xiàn)Eu2+離子的特征光譜，而單摻Eu的BaY2S4熒光粉表現(xiàn)的卻是Eu3+離子的特征光譜。Eu，Er共摻的MY2S4（M=Sr，Ba）熒光粉都表現(xiàn)了與用共沉淀法制備的樣品相似的發(fā)光性質(zhì)。碳