納米級(jí)發(fā)光粉體YVO_4_Eu的合成及光譜性質(zhì)研究

1、張洪武等:納米級(jí)發(fā)光粉體YVO4Eu的合成及光譜性質(zhì)研究575納米級(jí)發(fā)光粉體YVO4Eu的合成及光譜性質(zhì)研究張洪武1,牛淑云2,彭鯤2,孫公權(quán)1,辛勤1(1.中科院大連化學(xué)物理研究所,遼寧大連116000;2.遼寧師范大學(xué)化學(xué)系,遼寧大連116029)摘要:采用檸檬酸作為絡(luò)合劑,通過(guò)絡(luò)合溶膠2凝膠法制備出納米級(jí)的釩基發(fā)光材料YVO4Eu,并利用TEM,紅外光譜以及熒光光譜對(duì)其進(jìn)行研究。結(jié)果表明:用這種方法制備的YVO4Eu粉體粒徑在100nm以下;與大顆粒的粉體相比,由于片),圖3和圖4給出了焙燒前干凝膠和焙燒后粉末樣品的紅外變化。納米晶的中位粒徑大小由MALVERN公司的ZETA2SIZE1

2、000HSA,見(jiàn)圖1。形貌和分布用H2600X型透射電鏡(TEM),見(jiàn)圖2。量子尺寸效應(yīng)的影響,納米級(jí)YVO4Eu的紅外光譜發(fā)生明顯的藍(lán)移現(xiàn)象,而其發(fā)射光譜以及激發(fā)光譜未發(fā)生顯著變化,可發(fā)出較純正紅光。關(guān)鍵詞:絡(luò)合溶膠2凝膠法;YVO4Eu;中圖分類號(hào):TN304.52文章編號(hào):1001297313141可見(jiàn),用化學(xué)絡(luò)合法制備的YVO4Eu粉體的中位粒373.4nm,分布相對(duì)集中。從圖2的TEM照片可以看到Y(jié)VO4Eu納米晶基本呈球形,粒徑在100nm以下,一次粒子的粒徑在20nm左右。1引言19641966年,Levine和Palilla1研制出一種紅色輻射新型發(fā)光材料銪激活的釩酸釔(YVO

3、4Eu)代替非稀土紅色熒光粉,使亮度提高了40%。目前,釩基發(fā)光材料在高壓汞燈、PDP2和FED等中得到廣泛應(yīng)用,尤其是其在真空紫外照射下有穩(wěn)定的發(fā)光效率,因而是一種很有前途的大屏幕發(fā)光材料。現(xiàn)在工業(yè)上多采用固相反應(yīng)來(lái)制備YVO4Eu3,這種方法m),需球磨,但這樣容易帶入雜制備的粉體粒徑較大(一般>6質(zhì),降低了發(fā)光效率。濕法制備可以解決這一問(wèn)題,現(xiàn)在已經(jīng)有人采用均勻沉淀的方法制備出亞微米級(jí)的YVO4Ln粉體4,另外德國(guó)人Hasse領(lǐng)導(dǎo)的研究小組利用水熱共沉淀法制備出粒徑為20nm的YVO4Ln粉體5,并對(duì)其的發(fā)光性質(zhì)進(jìn)行研究?；瘜W(xué)絡(luò)合溶膠凝膠法是一種比較好的制備超細(xì)復(fù)合粉體的方法,岳振

4、星6等已利用這一方法制備出納米級(jí)銅鋅鐵氧粉體。本文采用檸檬酸為絡(luò)合劑,制備出粒徑在100nm以下的YVO4Eu納米粉體,并對(duì)其發(fā)光性質(zhì)進(jìn)行研究。圖1納米級(jí)YVO4Eu的顆粒尺寸分布曲線Fig1Cumulativeparticlesizedistributioncurvesfornanometerma2terialsYVO4Eu2實(shí)驗(yàn)2.1納米級(jí)YVO4Eu的制備將計(jì)量比的Y2O3、Eu2O3溶于稀硝酸,配成溶液。在攪拌的情況下加入過(guò)量的NH4VO3,調(diào)節(jié)pH值,得到黃色澄清溶液;然后加入適量檸檬酸,攪拌溶解并調(diào)pH值至6.0,得到蘭色溶液;50水浴加熱數(shù)小時(shí)后,70水浴蒸發(fā)掉水分,得到蓬松的褐

5、色固體,將其在100下干燥數(shù)小時(shí),900焙燒得到黃褐色粉體,用稀硝酸進(jìn)行洗滌得到白色粉體產(chǎn)物。2.2發(fā)光材料的表征采用JASCOFP26500熒光光譜儀測(cè)試發(fā)光材料的激發(fā)光譜和發(fā)射光譜,結(jié)果見(jiàn)圖5和圖6。試樣的制備歷程由JASCO日本分光FT/IR2400/600傅立葉變換紅外光譜儀跟蹤(KBr壓收稿日期:2002210208通訊作者:辛勤圖2納米級(jí)YVO4Eu的TEM照片F(xiàn)ig2TEMofnanometermaterialsYVO4Eu3.2干凝膠的紅外吸收光譜圖3為檸檬酸法制備的干凝膠粉末與焙燒后粉體的紅外吸收光譜對(duì)比。明顯可見(jiàn),在干凝膠吸收曲線上(如圖3實(shí)線所示)含有檸檬酸的的特征吸收峰

6、,33002500cm-1的OH伸縮振動(dòng)吸收帶,1620cm-1附近的譜帶是COO的反對(duì)稱伸縮-1振動(dòng)帶,同時(shí)NO3在1385cm的特征吸收帶也很明顯。在830cm-1處僅有小的吸收,在800cm-1以下幾乎沒(méi)有大的吸收,這說(shuō)明此時(shí)尚沒(méi)有晶態(tài)的YVO4存在。作者簡(jiǎn)介:張洪武(1975-),男,山東青島人,在讀博士生,2001年于青島科技大學(xué)獲工學(xué)碩士學(xué)位,現(xiàn)在中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所,師承辛勤研究員,從事納米光電材料的研究。576功能材料2003年第5期(34)卷很強(qiáng)的紅色。色澤也比較純正,已達(dá)到市售標(biāo)準(zhǔn)。圖3燃燒前干凝膠以及燃燒后的粉末紅外吸收光譜Fig3IRspectraofthedr

7、iedgelbeforecombustionandthepowderaftercombustion燃燒后粉末的IR吸收譜(如圖3虛線所示)表現(xiàn)出典型的-無(wú)機(jī)物VO3的IR譜特征,因?yàn)閂O3呈Td對(duì)稱,44個(gè)振動(dòng)吸收帶,分別為A1、E、T2、T12,其中A和E曼光譜中出現(xiàn),所以該產(chǎn)物在的844cm-1和281cm-1T212),收帶。,晶體狀態(tài)存在。,這說(shuō)明燃燒過(guò)程中NO3-與檸檬酸參與了燃燒,使促YVO4Eu晶體形成。3.3納米級(jí)YVO4Eu的紅外光譜藍(lán)移現(xiàn)象將納米級(jí)YVO4Eu與固相法制備的YVO4Eu粉體(粒徑m)的紅外光譜進(jìn)行對(duì)比(圖4),發(fā)現(xiàn)主要吸收帶>10(844cm-1,1)

8、有明顯的藍(lán)移,并且峰的劈裂也消失。這可能是當(dāng)粉體的粒徑達(dá)到納米級(jí)時(shí),會(huì)產(chǎn)生量子限域效應(yīng),使振動(dòng)能級(jí)間距發(fā)生變化,從而1產(chǎn)生藍(lán)移,而且當(dāng)形成晶體后,對(duì)稱性更好,所以峰的劈裂也消失。圖5納米級(jí)YVO4的發(fā)射光譜FigmaterialsYVO4Eu63個(gè)峰,分、。其中395nm處的峰是Eu3+的和320nm處的峰是釩酸鹽基質(zhì)的吸收峰。強(qiáng),260nm以及320nm處的峰遠(yuǎn)強(qiáng)于395nm處的峰,且320nm處的峰相對(duì)更強(qiáng)一些,因而激發(fā)時(shí)多采用320nm的紫外光激發(fā)。圖6納米級(jí)YVO4Eu的激發(fā)光譜Fig6TheexcitationspectrumofnanometermaterialsYVO4Eu4結(jié)論

9、(1)用化學(xué)絡(luò)合溶膠2凝膠法,以檸檬酸為絡(luò)合劑制備出粒徑在100nm以下的YVO4Eu發(fā)光材料。(2)對(duì)樣品進(jìn)行光譜研究發(fā)現(xiàn):與大顆粒的粉體相比,由于量子尺寸效應(yīng)的影響,納米級(jí)YVO4Eu的紅外光譜發(fā)生明顯的藍(lán)移現(xiàn)象,而其發(fā)射光譜以及激發(fā)光譜未發(fā)生顯著變化。圖4納米級(jí)YVO4Eu的紅外光譜藍(lán)移Fig4TheblueshiftaboutIRspectraofnanometermaterialsYVO4Eu3.4納米級(jí)YVO4Eu的熒光光譜在納米級(jí)YVO4Eu產(chǎn)物的發(fā)射光譜中(圖5),可以看到有4個(gè)發(fā)射譜帶:595nm;610nm、616nm、620nm;655nm;700nm、3+706nm;這

10、正是Eu的特征發(fā)射譜帶。按能級(jí)圖它們分別可以777指認(rèn)為D0F1、F2、F3和7F4的躍遷帶。其中610nm、616nm和620nm帶(紅色熒光)十分強(qiáng),所以只能顯示出參考文獻(xiàn):1LevineAK,PalillaFC.J.PhysLetter,1964,5:118.2劉行任,王曉君,謝宜華,等.J.液晶與顯示,2001,13(2):1172121.3肖紀(jì)美,霍明遠(yuǎn).中國(guó)稀土理論與應(yīng)用研究M.北京:高等教育出版社出版,1992.4NewportA,SilverJ,VechtA.J.JElectrochemSoc,2000,147(10):394423947.5HaaseM,RiwotzkiK,M

11、essamyH,etal.J.JAlloysandCom2pounds,2000,3032304:1912197.6岳振星,周濟(jì),張洪國(guó),等.J.硅酸鹽學(xué)報(bào),1999,27(4):126.(1.DalianInstituteofChemicalPhysics,ChineseAcademyofSciences,Dalian116000,China;2.DepartmentofChemistry,LiaoningNormalUniversity,Dalian116029,China)Abstract:Bycomplexingsol2gelmethod,nanosizedYVO4Euphosphorwasprepared.ThephosphorwascharacterizedbyTEM,FTIR,FP.Theexperimentalresultshowedthattheparticlesizeofthephosphorwasbelow100nmandtheblueshiftaboutIRspectrawasob2served,whilethephosphorspectrawasnotchangedincomparisonwiththecomme