多級(jí)結(jié)構(gòu)SrB2O4:Eu3+花狀微球的制備及其性能的研究

李錦，陳愛民

（浙江工業(yè)大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院，浙江杭州310014）

新材料

多級(jí)結(jié)構(gòu)SrB2O4:Eu3+花狀微球的制備及其性能的研究

李錦，陳愛民

（浙江工業(yè)大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院，浙江杭州310014）

以稀土元素Eu3+為激活劑，PVP為模板劑，采用微波液相加熱法及后續(xù)熱處理制備了多級(jí)結(jié)構(gòu)SrB2O4:Eu3+花狀微球發(fā)光材料。并采用XRD、SEM、TEM、PL等手段對(duì)樣品進(jìn)行表征?；钗⑶蛑睆郊s為3μm，并且微球是由厚度約為50 nm的納米片組裝而成的。PL結(jié)果表明樣品發(fā)射高強(qiáng)度的紅光，強(qiáng)激發(fā)帶位于393 nm。主要發(fā)射峰位于613 nm對(duì)應(yīng)于Eu3+的5D0→7F2。所得樣品有望應(yīng)用于熒光燈、顯示系統(tǒng)和光電設(shè)備上。

微波液相加熱法；SrB2O4：Eu3+；花狀微球；發(fā)光材料

0 前言

納米科學(xué)技術(shù)是一個(gè)備受廣泛關(guān)注的科學(xué)領(lǐng)域。納米級(jí)的尺寸賦予了納米材料的獨(dú)特性質(zhì)，在諸多領(lǐng)域得到廣泛的研究與應(yīng)用[1]。研究表明，由基本納米單元通過非共價(jià)鍵的作用自組裝成具有特殊幾何外觀的有序納米結(jié)構(gòu)具有更好的物理和化學(xué)性能,因此單一結(jié)構(gòu)納米粒子自組裝而成的微/納米多級(jí)結(jié)構(gòu)納米材料，既保持了納米材料的高比表面積，又兼具微米材料的易分離、高回收利用率的特點(diǎn)，在眾多領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用價(jià)值[2]。

硼酸鍶由于其本身優(yōu)良的物化性能逐漸引起了研究者的廣泛關(guān)注[3]。微波法作為一種新的合成納米材料技術(shù),而微波法作為一種新的合成納米材料技術(shù),得到廣大科研工作者的重視[4]。目前，等離子體顯示平板（PDP）被廣泛認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)平板顯示最有力的高新技術(shù)之一。PDP中所采用的紅色熒光粉為（Y，Gd）BO3：Eu3+，然而其發(fā)光中心Eu3+的磁偶極躍遷（5D0→7F1）強(qiáng)于電偶極躍遷（5D0→7F2），發(fā)出色純度較差的橙-紅光[5]。本文采用軟模板法和微波加熱法相結(jié)合制備了多級(jí)結(jié)構(gòu)SrB2O4：Eu3+花狀微球熒光粉，期望得到一種價(jià)格低廉、色純度高，制備工藝簡(jiǎn)單、高效的紅色熒光粉，為制備高效的熒光粉技術(shù)提供理論依據(jù)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

將2.0 g PVP（K30）和1.2698 g Sr（NO3）2溶解于裝有35 mL去離子水的錐形瓶中，加入Eu（NO3）3（摻雜含量為n（Eu3+）:n（Mg2+）=5%），磁力攪拌30 min后，轉(zhuǎn)入圓底燒瓶中，再加5 mL 0.60 mol/L Na2B4O7·10H2O溶液，將燒瓶放到微波反應(yīng)器中，設(shè)置反應(yīng)時(shí)間為12 min，反應(yīng)功率為20%，（總功率為650 W），即反應(yīng)功率為130 W。反應(yīng)結(jié)束后，燒瓶底部出現(xiàn)大量的沉淀。將產(chǎn)物用去離子水及無水乙醇交替各洗三次，80℃烘干得到前驅(qū)體，將前驅(qū)體研細(xì)置于坩堝中，再于650℃條件下煅燒4 h后得到白色粉末樣品。

2 結(jié)果與討論

2.1 XRD分析

圖1經(jīng)過650℃煅燒后樣品的XRD譜圖Fig.1 XRD pattern ofthe sample calcinationsat650℃

圖1 是經(jīng)過650℃煅燒后所得產(chǎn)物的XRD圖譜。樣品的衍射峰與JCPDS標(biāo)準(zhǔn)衍射卡片（15-0799）的SrB2O4符合得很好。未出現(xiàn)其它可能的雜質(zhì)相的峰，說明樣品純度很高。稀土離子Eu3+的摻雜并沒有引起晶格的改變，表明Eu3+已經(jīng)進(jìn)入SrB2O4晶格中。

2.2 SEM分析

圖2經(jīng)過650℃煅燒后樣品的SEM照片F(xiàn)ig.2 SEMimagesofthe samplescalcination at650℃

圖2 為經(jīng)過650℃煅燒后樣品的SEM照片和TEM照片，其中Eu3+的摻雜含量為5%。由圖2所示，樣品由直徑3μm的微球組成，顆粒較為均勻。微球是由厚度約為50 nm的納米片組裝而成的。樣品大多為花狀微球，但其中還有少量納米片和納米顆粒。其粒徑和形貌達(dá)到熒光粉涂敷較為理想的標(biāo)準(zhǔn)。

圖3 經(jīng)過650℃煅燒后樣品的激發(fā)光譜（a）和發(fā)射光譜（b）Fig.3 Excitation spectra（a）and emission spectra（b）of the sample after calcinations at 650℃

2.3 PL分析

圖3a為經(jīng)過650℃煅燒后樣品的激發(fā)波長(zhǎng)，監(jiān)測(cè)波長(zhǎng)為613 nm，Eu3+摻雜含量為5%。樣品一系列銳線峰均來源于Eu3+的f→f電子躍遷吸收，包括位于362 nm的7F0→5D4躍遷，位于377,381 nm的7F0→5L7躍遷，位于393 nm的7F0→5L6躍遷，位于413 nm的7F0→5D3躍遷，位于464 nm的7F0→5D2躍遷，位于525,532 nm的5F0→5D1躍遷[6]，其中393 nm處的激發(fā)峰強(qiáng)度最大，強(qiáng)度達(dá)到4.7× 106cd，表明樣品在使用過程中具有非常高效的輸出率。圖3b為經(jīng)過650℃煅燒后所得四種樣品的發(fā)射光譜，激發(fā)波長(zhǎng)為393 nm，其中摻雜了摩爾含量為5%的Eu3+。從圖中可以看出，發(fā)射光譜是由一系列銳利的發(fā)射峰組成，它們均為Eu3+的特征躍遷：5D1→7F1（535 nm），5D0→7F0（578 nm），5D0→7F1（591,595 nm），5D0→7F2（613 nm），5D0→7F3（653 nm），5D0→7F4（702 nm）[6]。樣品的最強(qiáng)發(fā)射峰位于613 nm附近，是由Eu3+的5D0→7F2躍遷引起的，其強(qiáng)度達(dá)到2.1×107cd。說明樣品具有優(yōu)異的發(fā)光性能。

3 總結(jié)

本文以Sr（NO3）2和Na2B4O7·10H2O為原料，稀土元素Eu3+為激活劑，PVP為模板劑，采用微波法及后續(xù)熱處理制備了多級(jí)結(jié)構(gòu)SrB2O4：Eu3+發(fā)光材料。結(jié)果表明，當(dāng)煅燒溫度為650℃時(shí)，前驅(qū)體完全轉(zhuǎn)化為花狀結(jié)構(gòu)微球，直徑約為3μm，并且微球是由厚度約為50 nm的納米片組裝而成的。該材料發(fā)射高強(qiáng)度的紅光，其最強(qiáng)發(fā)射峰位于613 nm附近，是由Eu3+的5D0→7F2躍遷引起的，其最強(qiáng)發(fā)射峰強(qiáng)度達(dá)到2.1×107cd，是良好的紅色熒光粉，有望應(yīng)用于熒光燈、顯示系統(tǒng)和光電設(shè)備上。

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《染料與染色》約稿函

院校教師/學(xué)生、企事業(yè)單位科研工作者：

《染料與染色》（原《染料工業(yè)》）是專門報(bào)導(dǎo)我國(guó)染料行業(yè)工業(yè)技術(shù)的期刊。請(qǐng)各位老師將與新型染料合成和應(yīng)用相關(guān)的文章投往本刊。我刊將對(duì)形成系列的研究論文提前預(yù)留版面，以便將研究的完整性展現(xiàn)給廣大讀者。文章范圍可涵蓋以下領(lǐng)域：行業(yè)及分支綜述、各類新型染料（包括顏料、pH探針、感光/變色材料等）的合成與應(yīng)用、染料及染色用相關(guān)產(chǎn)品（染料中間體、染色助劑）分析與鑒定、三廢處理與綜合利用。

投稿信箱：dyeinfo@sinochem.com，2754127136@qq.com

聯(lián)系電話：024-85869001，13002495121聯(lián)系人：周鑫

Synthesis and Luminescence Property of Hierarchical Porous SrB2O4:Eu3+

LIJin,CHEN Ai-min
(Zhejiang University of Technology,Hangzhou,Zhejiang 310014,China)

We reporta simple strategy for fabricating hierarchical porous europium-doped strontium borate SrB2O4:Eu3+microspheres.We use poly(vinyl pyrrolidone)(PVP)as the templates under microwave irradiation to prepare the precursors,and after a subsequentheat treatment,we fabricate the products.The products are characterized by XRD,SEM,TEM and photoluminescence spectroscopy.SrB2O4:Eu3+are composed of a large number ofhollow microspheres,with diameter ofabout 3μm,which are in fact built from fibers with thickness of about 50 nm.The SrB2O4:Eu3+microspheres show a strong red emission corresponding to5D0→7F2transition(613 nm)of Eu3+under excitation(393 nm).The fluorescent material is expected to using in display applications fluorescent lamps、display and optical equipment.

microwave irradiation;SrB2O4:Eu3+;flower-like microsphere;fluorescent

1006-4184（2015）1-0035-03

2014-04-08

李錦（1988-），女，研究生在讀，E-mail：15868839796@163.com。