高温固相法制备NaxK-Ba-Ca磷光粉：Na/K摩尔比与发光性能
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更新于2024-08-28
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本研究论文主要探讨了蓝色荧光粉K(Na)Ba(Ca)PO4:Eu2+的制备及其发光性能。作者采用高温固相法制备了一系列NaxK1-xBa1-0.02PO4:0.02Eu2+样品，其中x代表Na/K的摩尔比，范围从0到1。研究的重点在于探讨钠钾比例的变化如何影响基质骨架的晶体结构以及荧光粉的发光特性。
首先，当Na+的摩尔分数x为0时，得到的是纯KBaPO4晶体，属于斜方晶系。随着x值增加，晶体结构逐渐转变为单斜晶系，且X射线衍射(XRD)峰向大角度方向偏移，显示出结构变化的敏感性。样品的激发光谱呈现出210~400nm的宽带，最大激发波长约为270nm，而发射光谱则在430~560nm之间，峰值位于443nm附近。在Na/K摩尔比为0.6/0.4时，荧光粉的发光强度达到最佳。
接着，研究者进一步通过掺杂Ca2+并调整焙烧温度来探究对发光性能的影响。在Na0.6K0.4Ba1-x-0.02CaxPO4:0.02Eu2+系列中，x表示Ca2+的摩尔分数，从0到0.11不等。结果显示，虽然掺杂和温度改变并未显著改变晶体结构和发射光谱的形状，但却显著提高了荧光粉的发光强度。发射光谱依然集中在415~575nm的宽带，对应于Eu2+的4f65d1-4f75d0跃迁发射，峰值位置保持在443nm附近。
该研究的关键词包括光谱学、发光性能、蓝色荧光粉、高温固相法以及晶体学格位。整体上，这项工作揭示了通过调控钠钾比例和掺杂元素，可以有效地优化蓝色荧光粉的发光性能，对于荧光材料的设计和优化具有重要的理论和实践意义。这一发现对于荧光应用领域，如显示屏、照明、生物标记等领域有着潜在的应用价值。
53, 031601(2016)
激光与光电子学进展
Laser & Optoelectronics Progress
©2016《中国激光》杂志社
031601-1
蓝色荧光粉 K(Na)Ba(Ca)PO
4
: Eu
2+
的制备与其发
光性能
王 莹 陈永杰 耿秀娟 邢贞方 冯玉东 左修源 曹 爽
沈阳化工大学辽宁省稀土化学及应用重点实验室，辽宁 沈阳 110142
摘要 采用高温 固相法在还原 气氛中合成 Na
x
K
1- x
Ba
1- 0.02
PO
4
:0.02Eu
2+
(x=0.0,0.2,0.4,0.8,1.0)蓝色荧光粉，研究 Na/K 摩
尔比对基质骨架晶体结构和对荧光粉发光性能的影响。结果表明，改变 Na/K 摩尔比会使荧光粉的晶体结构 发 生 变
化，当 Na
+
的摩尔分数 x=0 时，样品为纯相的 KBaPO
4
晶体，属于斜方晶系，当 x≥0.6 时，样品为纯相的 NaBaPO
4
晶体，
属于单斜晶系；随着 x 的增大，样品的 X 射线衍射(XRD)峰向大角度方向偏移。Na
x
K
1-x
Ba
1-0.02
PO
4
:0.02Eu
2+
的激发光谱
为 210~400 nm 的宽带，最大激发波长在 270 nm 左右，其发射光谱为 430~560 nm 的宽带，最大发射波长位于 443 nm
左右 ，当 Na/K 为 0.6/0.4 时，荧光粉 的发光 强度最 大；利 用 Van Uitert 经验 公式计 算 了 Eu
2+
取代 Ba
2+
时所 占晶体学 格
位，得出 441、471 nm 两个发射分别属于八配位和六配位的 Eu
2+
的 4f
6
5d
1
-4f
7
5d
0
跃迁发射。采用高温固相法在还原气
氛中合成 Na
0.6
K
0.4
Ba
1- x-0.02
Ca
x
PO
4
:0.02Eu
2+
(x=0.00, 0.01, 0.03, 0.05, 0.07, 0.09, 0.11)蓝色荧光粉，研究 掺杂 Ca
2+
以及改
变 焙烧 温 度对 荧 光粉 发 光性 能 的影 响 。结 果 表明 ，荧 光粉 的 发射 光 谱为 415~575 nm 的 宽带 ，属 于 Eu
2 +
的 4f
6
5d
1
-
4f
7
5d
0
跃迁发射，发射 峰 位于 443 nm 左 右，当 x=0.07 时，荧光粉的 发 光强度最大；掺入 Ca
2+
和改变焙烧温度没有 使荧
光粉的晶体结构与发射光谱的形状发生明显的改变，但均可有效地提高荧光粉的发光强度。
关键词 光谱学; 发光性能; 蓝色荧光粉; 高温固相法; 晶体学格位
中图分类号 O433 文献标识码 A
doi: 10.3788/LOP53.031601
Preparation and Luminescent Properties of Blue Phosphors K(Na)Ba
(Ca)PO
4
: Eu
2+
Wang Ying Chen Yongjie Geng Xiujuan Xing Zhenfang Feng Yudong Zuo Xiuyuan
Cao Shuang
Key Laboratory of Rare Earth Chemistry and Application of Liaoning Province, Shenyang University of Chemical
Technology, Shenyang, Liaoning 110142, China
Abstract The blue light-emitting phosphors Na
x
K
1-x
Ba
1-0.02
PO
4
:0.02Eu
2+
(x=0.0,0.2,0.4,0.8,1.0) are synthesized by the
high-temperature solid-state method under the reducing atmosphere. The effects of Na
+
/K
+
mole ratio changing on
matrix crystal structure and spectra properties of the phosphorsare are investigated. The results indicate that with
the mole ratio of Na/K changes, the crystal structure of the phosphors changes. The phosphor shows orthorhombic
crystal and the crystal structure of the phosphor is KBaPO
4
with x=0, while the phosphor shows monoclinic crystal
system and the crystal structure of the phosphor is NaBaPO
4
when x≥0.6. The diffraction peak of X-ray diffraction
(XRD) moves to the high-angle as increasing the mass fraction of x. The fluorescence spectra of Na
x
K
1-x
Ba
1-0.02
PO
4
:
0.02Eu
2+
show that the excitation spectra are broadband in the range of 210~400 nm with excitation peak of wavelength
270 nm and the emission spectra cover the broadband of 415~560 nm, and emission peaks of wavelength 443 nm are
clearly observed, the emission intensity of Na
x
K
1-x
Ba
1-0.02
PO
4
:0.02Eu
2+
is the maximum when the mole ratio of Na
+
/K
+
is 0.6/0.4; the empirical formula of Van Uitert is applied to calculate crystallography sites of Ba
2+
replaced by Eu
2+
,
the emission band centered at 441 nm originates from the Eu
2+
center of the eight compounds, and the emission band
收稿日期: 2015-08-22; 收到修改稿日期: 2015-09-24; 网络出版日期: 2016-02-26
基金项目: 辽宁省教育厅科研项目(LS 2010119)
作者简介: 王莹(1990—)，女，硕士研究生，主要从事稀土发光材料方面的研究。E-mail: yingbao13050@126.com
导师简介: 陈永杰(1963—)，女，博士，教授，主要从事稀土发光材料和精细化工方面的研究。
E-mail: cyj200507@aliyun.com(通信联系人)
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