熒光粉的粒徑控制及發(fā)光性能

劉嬌娜， 肖林久， 王 剛， 張鳳軍， 王亦慶

(1.沈陽(yáng)化工大學(xué) 遼寧省稀土化學(xué)及應(yīng)用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 遼寧 沈陽(yáng) 110142;2.鞍山騰鰲污水處理有限公司， 遼寧 沈陽(yáng) 114225; 3.遼寧電力通訊工程公司， 遼寧 沈陽(yáng) 110010)

1 實(shí)驗(yàn)部分

按化學(xué)計(jì)量比稱取一定質(zhì)量的Ca(NO3)2·4H2O和堿式碳酸鎂，加入蒸餾水使其溶解，并配置成水溶液；稱取一定量的Eu2O3并將其與硝酸反應(yīng)，生成Eu(NO3)3并配置成溶液；將上述溶液混合均勻后，加入檸檬酸溶液使之充分溶解，其中檸檬酸用量為金屬陽(yáng)離子的2倍.上述溶液溶解后加入一定量的正硅酸乙酯和乙醇，混合均勻.將盛有混合均勻溶液的燒杯置于80 ℃恒溫水浴中，隨著水分的蒸發(fā)溶液逐漸形成凝膠，將凝膠置于180 ℃鼓風(fēng)干燥箱中進(jìn)行干燥處理，形成蓬松的干凝膠；將干凝膠研磨后放入馬弗爐中進(jìn)行預(yù)燒，得到前軀體粉末；將前驅(qū)體粉末再置于管式爐中，在1 100 ℃下晶化1.5 h，同時(shí)通入還原氣體(H2/N2)，得到樣品[9].

1.2 樣品表征

使用德國(guó)產(chǎn)Bruker-D-8 型X射線衍射儀(XRD)進(jìn)行結(jié)構(gòu)表征，儀器條件：Cukαλ=1.54 056 nm；電壓40 kV;電流40 mA，步長(zhǎng)設(shè)置為0.02°.采用Malvern Zetasizer Nano ZS型激光粒度分析儀以H2O為分散介質(zhì)對(duì)預(yù)燒之后得到的粉體以及最后晶化后所得的樣品粒徑進(jìn)行分析.使用日本Hitachi公司的F-4600熒光光譜儀對(duì)其發(fā)光性能進(jìn)行表征，電壓700 V，狹縫寬度2.5 nm，掃描速度1 200 nm/min.

2 結(jié)果與討論

2.1 表面活性劑對(duì)熒光粉的影響

2.1.1 表面活性劑對(duì)樣品晶型的影響

前軀體制備過(guò)程中，樣品在600 ℃預(yù)燒1.5 h，1 100 ℃晶化1.5 h.未添加表面活性劑及分別添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)4 %的CTAB和三乙醇胺對(duì)樣品晶型的影響如圖1所示.

圖1 添加不同表面活性劑 熒光粉XRD圖譜

2.1.2 表面活性劑對(duì)樣品粒徑的影響

圖2 表面活性劑對(duì)粒徑分布范圍的影響

由圖2可以看出：添加表面活性劑的樣品比未添加表面活性劑樣品的粒徑分布范圍窄、粒徑更小.而添加CTAB和三乙醇胺對(duì)熒光粉粒徑大小及粒徑分布范圍近似，其中三乙醇胺的粒徑分布范圍更窄，說(shuō)明表面活性劑的添加可有效改善熒光粉的粒徑，不同表面活性劑的作用稍有差別.由于表面活性劑分子存在非極性的親油基團(tuán)和極性的親水基團(tuán)，在成膠過(guò)程中，非離子表面活性劑的一端吸附于粒子表面，另一端伸向溶液中，從而形成空間位阻，阻止粒子的靠近；而離子型表面活性劑除了可以形成空間位阻外，還會(huì)在溶液中發(fā)生電離，其一端與溶液中帶異種電荷的粒子相吸引，另一端伸向溶液中，在溶液中會(huì)形成雙電層，粒子相互之間產(chǎn)生靜電斥力作用，使粒子穩(wěn)定[10].同時(shí)在預(yù)燒過(guò)程中表面活性劑會(huì)分解成氣體放出，也有利于形成松散的、無(wú)硬團(tuán)聚的粉體.

2.1.3 表面活性劑對(duì)樣品發(fā)光性能的影響

圖3 表面活性劑對(duì)粉體發(fā)光強(qiáng)度的影響

2.2 預(yù)燒溫度對(duì)熒光粉的影響

2.2.1 不同預(yù)燒溫度對(duì)樣品晶型的影響

圖4 不同預(yù)燒溫度 熒光粉XRD圖譜

2.2.2 預(yù)燒溫度對(duì)樣品粒徑的影響

圖5 預(yù)燒溫度制備 熒光粉的粒徑分布圖

圖6 預(yù)燒溫度對(duì) 熒光粉的粒徑的影響

由圖5可以看出:預(yù)燒溫度在400 ℃和500 ℃時(shí)，粒徑分布范圍較寬，且分布在兩個(gè)區(qū)域，說(shuō)明粒徑大小不均勻.預(yù)燒溫度為600 ℃時(shí)，粒徑分布較為集中，主要分布在一個(gè)區(qū)域.當(dāng)預(yù)燒溫度為700 ℃時(shí)，粒徑分布范圍最窄、最集中.預(yù)燒溫度達(dá)到800 ℃，粒徑分布范圍變寬.由圖5可知:預(yù)燒溫度為700 ℃時(shí)晶形發(fā)育已較完整，此時(shí)，粉體粒徑大小受晶粒尺度影響較小[15].當(dāng)預(yù)燒溫度為800 ℃時(shí)，粉體粒徑反而增大，說(shuō)明此時(shí)粉體已發(fā)生團(tuán)聚.在熒光粉制備過(guò)程中加入表面活性劑，檸檬酸等物質(zhì)，需在預(yù)燒階段將其除去，預(yù)燒溫度過(guò)低不能使檸檬酸、表面活性劑去除.而預(yù)燒溫度過(guò)高，在除掉檸檬酸、表面活性劑等的同時(shí)，使粉體團(tuán)聚，從而影響粉體的粒徑.

2.2.3 預(yù)燒溫度對(duì)樣品發(fā)光性能的影響

圖7 不同預(yù)燒溫度 熒光粉激發(fā)光譜

圖8 不同預(yù)燒溫度 熒光粉發(fā)射光譜

3 結(jié) 論

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