Li6SrLa2Nb2O12：Pr3+的發(fā)光性質(zhì)

于潘龍，田蓮花

(延邊大學(xué)理學(xué)院 物理系，吉林 延吉 133002)

0 引言

汞在氣體放電光源中起著非常重要的作用，然而汞對環(huán)境具有很大的潛在危害，因此無汞燈等照明燈的研究和生產(chǎn)具有重要意義[1-3].目前使用在無汞燈中的發(fā)光材料主要由三基色(如紅色為Y2O3：Eu3+，綠色為CeMgAl11O19：Tb3+，藍色為BaMgAl10O17：Eu2+)混合成白光[4]，或在基質(zhì)中摻入Eu2+離子(在400～600 nm間有寬帶發(fā)射，可發(fā)白光)，但該方法存在封裝困難、發(fā)射峰的半寬與背景濾波片的波長范圍不吻合[4-6]等問題；因此，研究出一種既能發(fā)射白光又使發(fā)射峰的半寬較窄的發(fā)光材料具有重要意義.

1 實驗

采用高溫固相法制備Li6SrLa2Nb2O12：Pr3+，Li2CO3、SrCO3、Nb2O5、La2O3、Pr2O3均為分析純.依據(jù)化學(xué)式Li6SrLa2Nb2O12：Pr3+，按照化學(xué)計量準(zhǔn)確稱量并充分研磨后裝入坩堝，在高溫?zé)隣t中以1 000 ℃加熱2 h.

采用TD-2500型轉(zhuǎn)靶X射線衍射儀分析物相，所用的陽極金屬為Cu靶，X射線的波長為0.154 nm.激發(fā)光譜和發(fā)射光譜采用日立F-7000熒光光譜儀測定.結(jié)構(gòu)圖采用Klaus Brandenburg設(shè)計的Diamond軟件制作.實驗中的全部測量均在室溫下進行.

2 結(jié)果與討論

2.1 X射線衍射分析

圖1為通過Diamond制作的Li6SrLa2Nb2O12的結(jié)構(gòu)圖.從圖中可以看出，NbO6八面體共邊共頂相連形成二維NbO6層，兩層之間通過短的Nb—O鍵相連，每個Nb5+周圍被6個O2-包圍;Li+單獨存在于基團周圍，而Sr2+和La3+的格位被4個NbO6八面體所包圍，配位數(shù)為8[18].當(dāng)Pr3+摻入Li6SrLa2Nb2O12時，由于Pr3+半徑(1.126 ?)和La3+半徑(1.160 ?)相似，且兩者都是三價離子，因此，Pr3+可以替換La3+的格位.

圖1 通過Diamond制作的Li6SrLa2Nb2O12的結(jié)構(gòu)圖

圖2為基質(zhì)與摻入不同濃度Pr3+的Li6SrLa2Nb2O12：Pr3+的X射線衍射圖譜，圖中x代表Li6SrLa2Nb2O12基質(zhì)中摻雜Pr3+的摩爾濃度.從圖中可以看到，摻入低濃度Pr3+的Li6SrLa2-xNb2O12：xPr3+的X射線衍射圖譜測試結(jié)果與Li6SrLa2Nb2O12的標(biāo)準(zhǔn)無機晶體結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫(ICSD)的卡片(卡號161387)相吻合，這說明Pr3+已替換了La3+離子的格位，且對基質(zhì)晶格沒有影響.

圖2 (a) Li6SrLa2Nb2O12和(b)—(f) Li6SrLa2-xNb2O12：xPr3+(x=0.3、0.5、1、3、5 mol%)的X射線衍射圖譜

2.2 Li6SrLa2Nb2O12：Pr3+熒光粉的發(fā)光性質(zhì)

圖3 Li6SrLa1.995Nb2O12：Pr3+(0.5 mol%)在491 nm下的激發(fā)光譜(a)和在232、280 nm激發(fā)下的發(fā)射光譜(b)

圖4給出了Li6SrLa2-xNb2O12：xPr3+的2個發(fā)射峰(491 nm和610 nm處)的強度隨Pr3+摩爾濃度(x)的變化曲線.由圖可知，隨著Pr3+濃度的增加，兩個發(fā)射峰的強度先升高，當(dāng)x=0.5 mol%時，樣品的發(fā)光強度達到最大值，而后由于濃度猝滅，濃度大于0.5 mol%時，發(fā)光強度下降.

通過Li6SrLa1.995Nb2O12：Pr3+(0.5 mol%)的發(fā)射光譜，得到如圖5所示的色度圖，其色坐標(biāo)為(0.228，0.282)，顏色接近白光，因此可以考慮用于照明.

圖4 Li6SrLa2-xNb2O12：xPr3+(x=0.3、0.5、1、3、5 mol%)的491 nm和610 nm發(fā)射峰峰值隨Pr3+濃度的變化圖(激發(fā)波長為280 nm)

圖5 Li6SrLa2-xNb2O12：Pr3+(0.5 mol%)的色度圖

3 結(jié)論

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