CaWO4-YNbO4固溶體的Pechini溶膠-凝膠法合成及其發(fā)光性能

王 芳， 賈佩云， 邱玉章， 孫元平

(東北林業(yè)大學(xué) 理學(xué)院 化學(xué)化工系，黑龍江 哈爾濱 150040)

CaWO4屬四方晶系，具有I41/a空間點(diǎn)群，屬于白鎢礦結(jié)構(gòu)，是一種典型的自激活無(wú)機(jī)發(fā)光材料，在X-射線，陰極射線或者紫外光的激發(fā)下可以產(chǎn)生420 nm的寬帶藍(lán)光發(fā)射。由于其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)特征和發(fā)光特性，CaWO4已被廣泛應(yīng)用于X-射線增光屏、閃爍體、光電子顯示器件、光纖器件和藥物緩釋等領(lǐng)域[1～5]。

YNbO4通常具有兩種結(jié)構(gòu)，即低溫單斜相(褐釔鈮礦結(jié)構(gòu))和高溫四方相(白鎢礦結(jié)構(gòu))。在900 ℃時(shí)，這兩種結(jié)構(gòu)間可以發(fā)生相互可逆相變[6]。在高能輻射激發(fā)下，YNbO4同樣可以產(chǎn)生420 nm附近的帶狀藍(lán)光發(fā)射。通過(guò)向CaWO4中摻雜適量的YNbO4以形成Ca1-xYxW1-xNbxO4固溶體(1)，一方面可以探討YNbO4的加入對(duì)CaWO4的結(jié)構(gòu)尤其是晶胞常數(shù)的影響，進(jìn)而探討YNbO4的加入對(duì)CaWO4發(fā)光性能的影響；另一方面可以為低溫四方相YNbO4性質(zhì)研究提供參考。

無(wú)機(jī)發(fā)光材料的合成方法眾多[7]，其中Pechini溶膠-凝膠法不僅可實(shí)現(xiàn)前軀體原子水平的均一混合，克服了傳統(tǒng)固相法原子分布的不均一性，而且以無(wú)機(jī)鹽為主要前軀體，克服了傳統(tǒng)溶膠-凝膠法以劇毒金屬有機(jī)物為前軀體的缺點(diǎn)。因此Pechini溶膠-凝膠法以其合成溫度低、組分混合均勻、操作簡(jiǎn)單易行等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于光導(dǎo)薄膜、陶瓷、鋰電池等各種無(wú)機(jī)材料的合成[8～11]。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1．1 儀器與試劑

D/MAX 2500型X-射線衍射儀；AVATAR 360型傅里葉轉(zhuǎn)換紅外光譜儀；Sirion 200型掃描電鏡(SEM)； Hitachi F-7000型熒光光譜儀。

CaCO3,分析純，天津科盟化工工貿(mào)有限公司；Y2O3, 99.99%，上海躍龍新材料有限責(zé)任公司；鎢酸銨[(HH4)10W12O41·xH2O],分析純，F(xiàn)luka；鈮酸銨(C4H9NNbO4·xH2O), 99.99%， Aldrich；檸檬酸，分析純，北京北化精細(xì)化學(xué)品有限責(zé)任公司；PEG(分子量10 000),分析純，北京益利精細(xì)化學(xué)品有限公司；其余所用試劑均為分析純。

2 結(jié)果與討論

2．1 結(jié)構(gòu)分析

(1) XRD

2θ/(°)圖的XRD譜圖

焙燒溫度800 ℃，其余反應(yīng)條件同1．2，考察x對(duì)1結(jié)構(gòu)的影響(圖2)。由圖2可見(jiàn)，當(dāng)x=10%, 20%和25%時(shí)，XRD中的衍射峰與JCPDS No.41-1431基本一致，沒(méi)有出現(xiàn)其他物相的衍射峰；進(jìn)一步增加x至30%時(shí),在11.8°和23.7°處出現(xiàn)兩個(gè)明顯的衍射峰，與CaNb2O6(JCPDS No.39-1392)的(020)和(111)面的衍射角基本一致，說(shuō)明最佳的x=25%。

2θ/(°)圖的XRD譜圖

x/%圖的晶胞參數(shù)(計(jì)算值)

(2) IR

ν/cm-1圖的IR譜圖

圖的SEM照片F(xiàn)igure 5 SEM micrographs of

(3) SEM

2．2 1的發(fā)光性能

λ/nm圖的激發(fā)光譜和發(fā)射光譜Figure 6 Excitation and emission spectrum of

表的光譜性質(zhì)比較Table 1 Comparision of luminescent properties of

3 結(jié)論

利用Pechini溶膠-凝膠法制備了一系列CaWO4和YNbO4的固溶體Ca1-xYxW1-xNbxO4(1)。 1在500 ℃開(kāi)始結(jié)晶，在800 ℃時(shí)結(jié)晶完全；YNbO4在CaWO4中的最大固溶比為25%； 1中W-O電荷遷移躍遷隨著x的增大發(fā)生明顯的藍(lán)移，但其熒光強(qiáng)度降低。

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