王洪杰, 呂玲玲,, 張 粟, 馮 婧, 龐 然, 姜麗宏, 李 達(dá), 李成宇(. 吉林建筑大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院, 吉林 長(zhǎng)春 308;. 中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春應(yīng)用化學(xué)研究所 稀土資源利用國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 吉林 長(zhǎng)春 300)
通過(guò)改變基質(zhì)陽(yáng)離子半徑使OO2-→Eu3+電荷遷移帶紅移
王洪杰1, 呂玲玲1,2, 張 粟2*, 馮 婧2, 龐 然2, 姜麗宏2, 李 達(dá)2, 李成宇2*
(1. 吉林建筑大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院, 吉林 長(zhǎng)春 130118;2. 中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春應(yīng)用化學(xué)研究所 稀土資源利用國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 吉林 長(zhǎng)春 130022)
采用高溫固相法在1 300 ℃合成了A0.98Nb2O6∶Eu0.02(A=Ca,Sr,Ba)熒光粉。X射線衍射(XRD)的結(jié)果表明燒結(jié)后得到的產(chǎn)物為純相。利用穩(wěn)態(tài)熒光光譜(PL)和漫反射光譜(DRS)對(duì)A0.98Nb2O6∶Eu0.02(A=Ca,Sr,Ba)的發(fā)光性質(zhì)進(jìn)行了研究。結(jié)果表明A0.98Nb2O6∶Eu0.02(A=Ca,Sr,Ba)熒光粉可以發(fā)射Eu3+的特征紅光,光強(qiáng)度按CaNb2O6>SrNb2O6>BaNb2O6從大到小排列。激發(fā)光譜中可以觀察到Eu3+離子的電荷轉(zhuǎn)移躍遷(CT)和f-f躍遷吸收。其中CT吸收峰因基質(zhì)陽(yáng)離子半徑的增大而發(fā)生了較大程度的紅移,從270 nm紅移到了330 nm。
ANb2O6; 熒光粉; 電荷遷移帶; Eu3+
稀土元素獨(dú)特的4f電子結(jié)構(gòu)使其擁有眾多的能級(jí),發(fā)光波長(zhǎng)涵蓋從真空紫外到紅外區(qū)的范圍,因而稀土離子摻雜的發(fā)光材料是一類重要的發(fā)光材料。尤其隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展,藍(lán)光芯片激發(fā)的白光LED燈具已經(jīng)成為新一代的照明光源[1-2],紫光芯片激發(fā)的LED發(fā)光材料成為研究的一個(gè)重點(diǎn)。但在LED照明用熒光粉中目前紅色熒光粉的設(shè)計(jì)與合成仍然面臨一些困境。受晶體場(chǎng)的影響,Eu2+離子在氧化物中很難發(fā)射紅光,而現(xiàn)有的氮化物材料合成則相對(duì)困難;Eu3+離子雖然可以發(fā)射色純度較高的紅色,但是其吸收為f-f躍遷吸收,激發(fā)效率較低。O2-→Eu3+電荷遷移帶的吸收為自旋和宇稱允許躍遷,為寬帶吸收,吸收效率較高[3-4]。是否可以通過(guò)調(diào)整O2-→Eu3+電荷遷移帶在氧化物材料中的位置,使其能被藍(lán)光或者紫光激發(fā)而獲得一類較好發(fā)光性質(zhì)的紅色發(fā)光材料是個(gè)值得探索的科學(xué)問(wèn)題[5-7]。
稀土鈮酸鹽是一類重要的發(fā)光基質(zhì)材料[8-10]。鈮酸鹽材料由于其良好的物理化學(xué)性質(zhì),被廣泛應(yīng)用于光催化、太陽(yáng)能電池、光波導(dǎo)、光信息存儲(chǔ)等領(lǐng)域[11-16]。本文研究了Eu3+在ANb2O6(A=Ca,Sr,Ba)中的發(fā)光性質(zhì)。該熒光粉可以產(chǎn)生614nm的紅光發(fā)射,來(lái)自Eu3+的5D0→7F2躍遷。在該熒光粉的激發(fā)光譜中能看到O2-→Eu3+電荷遷移吸收。通過(guò)調(diào)節(jié)基質(zhì)中金屬陽(yáng)離子的半徑,成功地使O2-→Eu3+電荷遷移吸收發(fā)生較大的紅移。文章中討論了其發(fā)光現(xiàn)象和機(jī)理,為獲得一類新型紅色LED熒光粉提供了有益的基礎(chǔ)研究數(shù)據(jù)和思路。
2.1儀器和試劑
漫反射光譜用日本島津公司UV-3600紫外可見(jiàn)近紅外分光光度計(jì)測(cè)量,穩(wěn)態(tài)發(fā)射、激發(fā)光譜用Hitachi F-7000型熒光分光光度計(jì)測(cè)量,XRD用德國(guó)Bruker D8Focus型粉末X射線衍射儀測(cè)量。所用原料試劑CaCO3、SrCO3、BaCO3、Nb2O5和SiO2均為分析純,Eu2O3純度為99.99%。
2.2實(shí)驗(yàn)方法
樣品為A0.98Nb2O6∶Eu0.02(A=Ca,Sr,Ba)。按照化學(xué)計(jì)量比稱取CaCO3、SrCO3、BaCO3、Nb2O5和Eu2O3,在合成A0.98Nb2O6∶Eu0.02(A=Ca, Sr)熒光粉時(shí)加入起始反應(yīng)原料總質(zhì)量20%的SiO2作助熔劑。置于瑪瑙研缽內(nèi),混合研磨均勻。將混合后的樣品置于氧化鋁坩堝中,置于箱式爐中1300℃空氣氣氛下焙燒24h后,取出研磨即得所需樣品。
3.1A0.98Nb2O6∶Eu0.02(A=Ca, Sr, Ba)樣品的XRD表征
圖1分別為Ca0.98Nb2O6∶Eu0.02、Sr0.98Nb2O6∶Eu0.02、Ba0.98Nb2O6∶Eu0.02在1300℃下反應(yīng)24h后的XRD譜圖,所有A0.98Nb2O6∶Eu0.02(A=Ca,Sr,Ba)樣品的衍射峰均分別與JCPDS No.71-2406(CaNb2O6)、JCPDS No.28-1243(SrNb2O6)和JCPDS No.77-0589(BaNb2O6)標(biāo)準(zhǔn)卡片上的衍射峰一致,說(shuō)明在1300℃下得到了所要的ANb2O6(A=Ca,Sr,Ba)目標(biāo)產(chǎn)物。同時(shí)從XRD譜圖中還可以看出,少量Eu3+的摻入對(duì)ANb2O6∶Eu0.02(A=Ca,Sr,Ba)物相的形成沒(méi)有影響。圖1(a)和圖1(b)中由于加入助熔劑SiO2,可以明顯看到SiO2的衍射峰,但是SiO2沒(méi)有造成目標(biāo)產(chǎn)物和其自身以外的新物相形成。助熔劑SiO2的加入可以提高熒光粉的發(fā)光強(qiáng)度。
圖1A0.98Nb2O6∶Eu0.02(A=Ca(a),Sr(b),Ba(c))樣品的XRD譜圖
Fig.1XRD patterns ofA0.98Nb2O6∶Eu0.02(A=Ca(a), Sr(b), Ba(c)), respectively.
3.2A0.98Nb2O6∶Eu0.02(A=Ca, Sr, Ba)樣品的漫反射光譜
漫反射光譜可以顯示樣品在不同波段對(duì)光的吸收情況。圖2所示為A0.98Nb2O6∶Eu0.02(A=Ca,Sr,Ba)樣品在紫外可見(jiàn)波段的漫反射和吸收光譜圖。由于摻雜濃度較低,沒(méi)有觀察到Eu3+離子的特征吸收峰。該系列樣品的漫反射光譜的差異主要位于200~400nm波段,該波段的吸收峰為鈮酸鹽基質(zhì)的帶隙躍遷吸收。
從峰位上看,隨著基質(zhì)陽(yáng)離子半徑的增大,反射峰向紅光區(qū)略有移動(dòng)。Cho等曾用密度泛函理論計(jì)算了ANb2O6(A=Ca,Sr,Ba)的禁帶寬度,分別位于3.87,3.85,3.53eV[17]。使用Kubelka-Munk公式可以把漫反射光譜轉(zhuǎn)換為吸收光譜,α=(1-R)22R(R: relative reflectance)[18],結(jié)果如圖2(b)所示。在摻雜摩爾分?jǐn)?shù)為0.02的Eu3+后,A0.98Nb2O6∶Eu0.02(A=Ca,Sr,Ba)的帶間躍遷吸收分別在接近318nm(3.90eV)、320nm(3.87eV)、323nm(3.84eV)左右的位置,這與文獻(xiàn)報(bào)道的值比較接近。帶隙能按照Ca0.98-Nb2O6∶Eu0.02>Sr0.98Nb2O6∶Eu0.02>Ba0.98Nb2O6∶Eu0.02從大到小排列。由于禁帶寬度的減小,造成反射峰向長(zhǎng)波區(qū)移動(dòng)。
圖2A0.98Nb2O6∶Eu0.02(A=Ca,Sr,Ba)的漫反射(a)和吸收光譜(b)
Fig.2UV-Vis diffuse reflectance (a) and absorbance (b) spectra ofA0.98Nb2O6∶Eu0.02(A=Ca, Sr, Ba)
從漫反射峰的強(qiáng)度上看,Sr0.98Nb2O6∶Eu0.02和Ba0.98Nb2O6∶Eu0.02樣品的漫反射峰較低,小于5%;而Ca0.98Nb2O6∶Eu0.02的漫反射峰相對(duì)較高,約為40%左右。這說(shuō)明Ca0.98Nb2O6∶Eu0.02對(duì)紫外光的吸收率比Sr0.98Nb2O6∶Eu0.02和Ba0.98Nb2O6∶Eu0.02小。
3.3A0.98Nb2O6∶Eu0.02(A=Ca, Sr, Ba)樣品的激發(fā)和發(fā)射光譜
圖3所示為Ca0.98Nb2O6∶Eu0.02樣品的激發(fā)((a)λem=614nm)和發(fā)射光譜((b)λex=273,395nm)。在發(fā)射光譜中可以看到樣品在456nm左右有寬帶發(fā)射,該發(fā)射來(lái)自鈮酸鹽基質(zhì)的發(fā)射。600nm左右的線狀發(fā)射來(lái)自Eu3+的5D0→7FJ(J=1,2)躍遷;位于614nm附近的5D0→7F2電偶極躍遷的峰比位于596nm的5D0→7Fl磁偶極躍遷的峰強(qiáng)得多,說(shuō)明Eu3+在正交晶系CaNb2O6基質(zhì)中均占據(jù)偏離反演對(duì)稱中心的格位;其他在570~750nm區(qū)域內(nèi)的f-f躍遷5D0→7F3(656nm)和5D0→7F4(706nm)的峰都相對(duì)較弱。
圖3激發(fā)光譜顯示,樣品在200~300nm內(nèi)存在寬帶吸收,300~550nm有一系列線狀吸收。其中最大值位于273nm左右的寬而強(qiáng)的激發(fā)峰屬于基質(zhì)吸收帶和O2-→Eu3+電荷遷移帶的重疊。O2-→Eu3+電荷遷移吸收來(lái)源于電子從O的2p軌道躍遷到Eu的4f空軌道上(CT)所吸收的能量?;|(zhì)吸收來(lái)源于[NbO6]7-基團(tuán)中電子從O配體躍遷到中心原子Nb的4d空軌道上的躍遷吸收(O2-→Nb5+)[19]。在300~500nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)的激發(fā)峰來(lái)自Eu3+離子的f-f躍遷吸收,其中最強(qiáng)的位于395nm的激發(fā)峰屬于Eu3+的7F0→5L6躍遷;其他峰的歸屬分別是Eu3+的7F0→5D4躍遷(365nm)、7F0→5L7躍遷(383nm)、7F0→5D3躍遷(418nm)和7F0→5D2躍遷(465nm)。
圖3 Ca0.98Nb2O6∶Eu0.02的激發(fā)與發(fā)射光譜
Fig.3Photoluminescence excitation spectrum and emission spectra of Ca0.98Nb2O6∶Eu0.02
圖4所示為Sr0.98Nb2O6∶Eu0.02樣品的激發(fā)((a)λem=614nm)和發(fā)射光譜((b)λex=235,325,395nm)。與Ca0.98Nb2O6∶Eu0.02樣品類似,在Sr0.98Nb2O6∶Eu0.02樣品中能看到紅色的Eu3+離子特征發(fā)射,在395nm的近紫外光激發(fā)下,樣品的發(fā)射光譜譜圖中,最大發(fā)射峰為614nm的紅光發(fā)射,屬于5D0→7F2電偶極躍遷,特征發(fā)射還有586nm和596nm的5D0→7F1磁偶極躍遷、656nm的5D0→7F3躍遷和702nm的5D0→7F4躍遷。圖3還顯示Sr0.98Nb2O6∶Eu0.02的樣品在420nm左右也存在寬的基質(zhì)發(fā)射峰。與圖3中Ca0.98Nb2O6∶Eu0.02的基質(zhì)發(fā)射峰相比,該基質(zhì)發(fā)射峰向短波長(zhǎng)方向移動(dòng),從456nm移動(dòng)到420nm左右;發(fā)射峰強(qiáng)度也弱于Ca0.98Nb2O6∶Eu0.02的基質(zhì)發(fā)射峰強(qiáng)度。
Sr0.98Nb2O6∶Eu0.02樣品的熒光光譜圖與Ca0.98-Nb2O6∶Eu0.02樣品的最大不同體現(xiàn)在激發(fā)光譜中。當(dāng)用614nm作為監(jiān)測(cè)波長(zhǎng)時(shí),峰值位于325nm附近的激發(fā)峰對(duì)應(yīng)于O2-→Eu3+電荷遷移帶吸收(圖4)。250nm左右的吸收為基質(zhì)的吸收。與圖3中的激發(fā)光譜相比較,Sr0.98Nb2O6∶Eu0.02的O2-→Eu3+電荷遷移帶減弱了,而且發(fā)生了較大的紅移,從273nm紅移到325nm處[20]。位于350nm之后的激發(fā)峰為Eu3+的4f組態(tài)內(nèi)的躍遷,具體躍遷歸屬如圖4所示。
圖4 Sr0.98Nb2O6∶Eu0.02的激發(fā)與發(fā)射光譜
Fig4Photoluminescence excitation spectrum and emission spectra of Sr0.98Nb2O6∶Eu0.02
圖5為Ba0.98Nb2O6∶Eu0.02樣品的激發(fā)((a)λem=614nm)和發(fā)射光譜((b)λex=254,335,395nm)。與Ca0.98Nb2O6∶Eu0.02和Sr0.98Nb2O6∶Eu0.02樣品類似,在Ba0.98Nb2O6∶Eu0.02樣品中同樣看到Eu3+離子的特征發(fā)射。用395nm的近紫外光激發(fā)Ba0.98Nb2O6∶Eu0.02樣品得到的發(fā)射譜圖中,所有的發(fā)射峰對(duì)應(yīng)于Eu3+的5D0→7FJ(J=0,1,2等)躍遷,在593nm的5D0→7F1躍遷、614nm的5D0→7F2電偶極躍遷、656nm的5D0→7F3躍遷和706nm的5D0→7F4躍遷中,最強(qiáng)發(fā)射為614nm的紅光發(fā)射,屬于5D0→7F2電偶極躍遷的特征發(fā)射。
圖3和圖4顯示,A0.98Nb2O6∶Eu0.02(A=Ca, Sr)的發(fā)射光譜在400nm左右有強(qiáng)烈的基質(zhì)發(fā)射。在圖5中,用254nm紫外光激發(fā)也能觀察到Ba0.98Nb2O6∶Eu0.02的基質(zhì)發(fā)射。然而發(fā)射峰的位置繼續(xù)藍(lán)移,已經(jīng)從CaNb2O6中的藍(lán)色變?yōu)锽aNb2O6的紫色,而且亮度也進(jìn)一步降低。Blasse認(rèn)為在A0.98Nb2O6∶Eu0.02(A=Ca,Sr,Ba)中含有[NbO6]7-基團(tuán),鈮酸鹽的基質(zhì)吸收和發(fā)射來(lái)自于[NbO6]7-基團(tuán)內(nèi)電荷轉(zhuǎn)移。[NbO6]7-的分子軌道組成了價(jià)帶和導(dǎo)帶。當(dāng)被激發(fā)時(shí),電子從[NbO6]7-基團(tuán)的激發(fā)態(tài)躍遷回基態(tài)的去激發(fā)過(guò)程伴隨著發(fā)光是基質(zhì)發(fā)射的來(lái)源。A0.98Nb2O6∶Eu0.02(A=Ca,Sr,Ba)中基質(zhì)發(fā)光藍(lán)移的現(xiàn)象也證明了[NbO6]7-基團(tuán)發(fā)光的結(jié)構(gòu)敏感性[21]。
圖5 Ba0.98Nb2O6∶Eu0.02的激發(fā)與發(fā)射光譜
Fig.5Photoluminescence excitation spectrum and emission spectra of Ba0.98Nb2O6∶Eu0.02
本文重點(diǎn)關(guān)注樣品的激發(fā)光譜。當(dāng)用614nm作為監(jiān)測(cè)波長(zhǎng)時(shí),位于350~500nm之后的激發(fā)峰為Eu3+的4f組態(tài)內(nèi)的躍遷,具體躍遷歸屬如圖5所示。圖5中,位于335nm附近的激發(fā)峰對(duì)應(yīng)于O2-→Eu3+的電荷遷移吸收,并且Ba0.98-Nb2O6∶Eu0.02的O2-→Eu3+電荷遷移帶較Ca0.98-Nb2O6∶Eu0.02和Sr0.98Nb2O6∶Eu0.02的O2-→Eu3+電荷遷移帶減弱而且紅移,Ba0.98Nb2O6∶Eu0.02的O2-→Eu3+電荷遷移帶從Ca0.98Nb2O6∶Eu0.02的273nm處和Sr0.98Nb2O6∶Eu0.02的325nm處紅移到335nm處。
O2-→Eu3+電荷遷移帶在不同基質(zhì)中的移動(dòng)已有大量的研究,但是在ANb2O6(A=Ca,Sr,Ba)中做系統(tǒng)的對(duì)比研究未見(jiàn)報(bào)道,因此本文對(duì)此加以討論。Eu3+在復(fù)合氧化物中與近鄰的O2-和次近鄰的A(A=Ca,Sr,Ba)形成Eu3+—O2-—A,O2-的電子從它的充滿的2p軌道遷移至Eu3+離子的部分填充的4f6殼層中而產(chǎn)生電荷遷移帶[22-23]。該p電子遷移的難易和所需能量的大小,取決于O2-離子周圍的離子對(duì)O2-離子所產(chǎn)生的勢(shì)場(chǎng)。如周圍的離子A是電荷高和半徑小的陽(yáng)離子,則在O2-離子格位上產(chǎn)生的勢(shì)場(chǎng)增大,因而需要更大的能量才能使電子從O2-遷移至Eu3+的4f殼層中,故電荷遷移帶將移向高能的短波長(zhǎng)區(qū)域。即當(dāng)A的電負(fù)性大時(shí),由于O的電子更易被拉向A陽(yáng)離子一方,則O2-到Eu3+的電荷遷移躍遷就需要更大的能量,使電荷遷移吸收向短波移動(dòng)[24-25]。
在本文中,Eu3+離子取代Ca、Sr、Ba的格位,這些被取代陽(yáng)離子的電負(fù)性從Ca到Ba一直減小,半徑一直增大。因而O2-→Eu3+電荷遷移帶紅移。雖然峰位發(fā)生了紅移,但是其發(fā)光強(qiáng)度卻顯著降低。從漫反射光譜看,BaNb2O6和SrNb2O6在紫外區(qū)的吸收比CaNb2O6強(qiáng),但是Eu3+離子發(fā)光卻是在CaNb2O6中最強(qiáng)。這可能是因?yàn)楫?dāng)A的電負(fù)性大時(shí),由于O2-的電子更傾向于被拉向A一方,致使O2-的波函數(shù)與Eu3+的波函數(shù)混合減小,即Eu3+與晶格的耦合減小,這樣處于激發(fā)態(tài)的Eu3+離子更難發(fā)生與基質(zhì)相關(guān)的非輻射弛豫躍遷,從而導(dǎo)致較高的輻射弛豫,使發(fā)光強(qiáng)度較大。當(dāng)然,Eu3+離子的發(fā)光強(qiáng)度還受到其他因素的影響,如晶體結(jié)構(gòu)、晶體缺陷、能級(jí)結(jié)構(gòu)和位置等。例如在圖5中,BaNb2O6的激發(fā)光譜中Nb—O基團(tuán)的吸收消失了,雖然在漫反射光譜中BaNb2O6的基質(zhì)吸收很強(qiáng),但是BaNb2O6基團(tuán)吸收的能量很難傳遞到Eu3+離子,造成較低的發(fā)光效率。因此,對(duì)Eu3+離子和鈮酸鹽基質(zhì)的晶格耦合作用及能量傳遞過(guò)程進(jìn)行研究成為我們下一步工作的重點(diǎn)。
本文采用傳統(tǒng)的高溫固相法制備了A0.98-Nb2O6∶Eu0.02(A=Ca,Sr,Ba)熒光粉。熒光粉在395nm激發(fā)下,發(fā)射以614nm的Eu3+的5D0-7F2紅色發(fā)射為主。A0.98Nb2O6∶Eu0.02(A=Ca,Sr,Ba)樣品中存在基質(zhì)發(fā)射,其發(fā)射波長(zhǎng)從CaNb2O6的450nm藍(lán)光藍(lán)移到BaNb2O6在380nm處的近紫外光。同時(shí)研究發(fā)現(xiàn),O2-→Eu3+電荷遷移帶當(dāng)A=Ca時(shí)在273nm處,當(dāng)A=Sr時(shí)在325nm處,當(dāng)A=Ba時(shí)在335nm處。O2-→Eu3+電荷遷移帶隨著離子半徑的增加而紅移,而O2-→Nb5+電荷遷移帶的位置基本不發(fā)生改變,約在270nm左右。離子半徑是影響A0.98Nb2O6∶Eu0.02(A=Ca,Sr,Ba)中Eu3+離子電荷遷移吸收的主要因素,CT吸收峰因基質(zhì)中被取代堿土離子半徑的增大而發(fā)生了紅移,但是發(fā)光亮度也顯著降低。這與Eu3+離子和鈮酸鹽晶格耦合強(qiáng)弱有關(guān)。
[1] 楊志平, 梁曉雙, 趙引紅, 等. 橙紅色熒光粉Ca3Y2(Si3O9)2∶Sm3+的制備及發(fā)光性能的表征 [J]. 光子學(xué)報(bào), 2014, 43(3):0316002.
YANG Z P, LIANG X S, ZHAO Y H,etal.. Preparation and luminescence properties of reddish-orange phosphors Ca3Y2(Si3O9)2∶Sm3+[J].ActaPhoton.Sinica, 2014, 43(3):0316002. (in Chinese)
[2] 肖華, 呂毅軍, 朱麗虹, 等. 遠(yuǎn)程熒光體白光發(fā)光二極管的發(fā)光性能 [J]. 光子學(xué)報(bào), 2014, 43(5):0523003.
XIAO H, LV Y J, ZHU L H,etal.. Luminous performance of remote phosphor white LED [J].ActaPhoton.Sinica, 2014, 43(5):0523003. (in Chinese)
[3] WANG M, ZHANG H, LI L,etal.. Charge transfer bands of Mo-O and photoluminescence properties of micro-material Y2MoO6∶Eu3+red phosphor [J].J.AlloysCompd., 2014, 585:138-145.
[4] LIU X, LIL, NOH H,etal.. Chemical bond properties and charge transfer bands of O2--Eu3+, O2--Mo6+and O2--W6+in Eu3+-doped garnet hostsLn3M5O12andABO4molybdate and tungstate phosphors [J].DaltonTrans., 2014, 43(23):8814-8825.
[5] CI Z, WANG Y, ZHANG J. Ca1-xMo1-yNbyO4∶Eux3+: a novel red phosphor for white light emitting diodes [J].J.Phys.:ConferenceSeries, 2009, 152 (1):012091.
[6] SUN Z, ZHANG Q, LI Y,etal.. Thermal stable La2Ti2O7∶Eu3+phosphors for blue-chip white LEDs with high color rendering index [J].J.AlloysCompd., 2010, 506(1):338-342.
[7] LI K, ZHANG Y, LI X,etal. Host-sensitized luminescence in LaNbO4∶Ln3+(Ln3+=Eu3+/Tb3+/Dy3+) with different emission colors [J].Phys.Chem.Chem.Phys., 2015, 17(6):4283-4292.
[8] 王芳, 賈佩云, 邱玉章, 等. CaWO4-YNbO4固溶體的Pechini溶膠-凝膠法合成及其發(fā)光性能 [J]. 合成化學(xué), 2011, 19(6):705-708.
WANG F, JIA P Y, QIU Y Z,etal.. Synthesis and luminescence properties of CaWO4-YNbO4solid solutions by pechini sol-gel method [J].Chin.J.Synth.Chem., 2011, 19(6):705-708. (in Chinese).
[9] Lü Y, TANGX, YAN L,etal.. Synthesis and luminescent properties of GdNbO4∶RE3+(RE=Tm, Dy) nanocrystalline phosphorsviathe sol-gel process [J].J.Phys.Chem. C, 2013, 117(42):21972-21980.
[10] DAI L, ZHOU Z, XU C,etal.. The effect of In3+doping on the optical characteristics of Ho∶LiNbO3crystals [J].J.Mol.Struct., 2013, 104(70):262-266.
[11] YIN J, ZOU Z, YE J. Photophysical and photocatalytic properties ofMIn0. 5Nb0. 5O3(M=Ca, Sr, and Ba) [J].J.Phys.Chem. B, 2003, 107(1):61-65.
[12] HSIAO Y J, FANG T H, JI L W. Photoluminescence and preparation of ZnNb2O6doped with Eu3+and Tm3+nanocrystals for solar cell [J].Mater.Chem.Phys., 2011, 130(3):1187-1190.
[13] FANG T H, HSIAO Y J. Photoluminescent characterization of KNbO3∶Eu3+[J].Mater.Chem.Phys., 2006, 100(2):418-422.
[14] CAVALLI E, BELLETTI A, MAHIOU R,etal.. Luminescence properties of Ba2NaNb5O15crystals activated with Sm3+, Eu3+, Tb3+or Dy3+ions [J].J.Lumin., 2010, 130(4):733-736.
[15] LI K, LIU X, ZHANG Y,etal.. Host-sensitized luminescence properties in CaNb2O6∶Ln3+(Ln3+=Eu3+/Tb3+/Dy3+/Sm3+) phosphors with abundant colors [J].Inorg.Chem., 2015, 54(1):323-333.
[16] LIU X, CHEN C, LI S,etal.. Host-sensitized and tunable luminescence of GdNbO4∶Ln3+(Ln3+=Eu3+/Tb3+/Tm3+) nanocrystalline phosphors with abundant color [J].Inorg.Chem., 2016, 55(20):10383-10396.
[17] CHO I S, BAE S T, KIM D H,etal.. Effects of crystal and electronic structures ofANb2O6(A=Ca, Sr, Ba) metaniobate compounds on their photocatalytic H2evolution from pure water [J].Int.J.HydrogenEnergy, 2010, 35(23):12954-12960.
[18] ZHANG S, LIANG H, LIU C,etal.. High color purity red-emission of NaGdTiO4∶Pr3+viaquenching of3P0emission under low-voltage cathode ray excitation [J].Opt.Lett., 2013,38(4):612-614.
[19] HSIAO Y J, LIU C W, DAI B T,etal.. Sol-gel synthesis and the luminescent properties of CaNb2O6phosphor powders [J].J.AlloysCompd., 2009, 475(1):698-701.
[20] 周立亞, 黃君麗, 劉娟, 等. SrNb2O6∶Eu3+,Bi3+紅色熒光粉的固相合成及發(fā)光性質(zhì)研究 [J]. 湘潭大學(xué)自然科學(xué)學(xué)報(bào), 2009, 31(4):52-56.
ZHOU L Y, HUANG J L, LIU J,etal.. SrNb2O6∶Eu3+,Bi3+solid phase synthesis and luminescent properties of red phosphors [J].XiangtanUniv.J.Nat.Sci., 2009, 31(4):52-56. (in Chinese).
[21] BLASSE G, LEUR M G J V. Luminescence and energy transfer in the columbite structure [J].Mater.Res.Bull., 1985, 20(9):1037-1045.
[22] 付作嶺, 董曉睿, 盛天琦, 等. 納米晶體中稀土離子的發(fā)光性質(zhì)及其變化機(jī)理研究 [ J] . 中國(guó)光學(xué), 2015, 8(1):139-144.
FU Z L, DONG X R, SHENG T Q,etal.. Luminescence properties and viarious Mechanisms of rare earth ions in the nanocrystals [J].Chin.Opt., 2015, 8(1):139-144. (in Chinese)
[23] 蘇鏘, 梁宏斌, 陶冶, 等. 稀土離子的高能光譜 [J]. 中國(guó)稀土學(xué)報(bào), 2001, 19(6):481-486.
SU Q, LIANG H B, TAO Y,etal.. The high energy spectrum of rare earth ions [J].J.RareEarths, 2001, 19(6):481-486. (in Chinese)
[24] ZENG Q, LIANG H B, SU Q,etal.. Charge transfer states of Sm3+and charge transfer energy relationship between Sm3+and Eu3+inM5(PO4)3F (M=Ca,Sr,Ba) [J].Chin.J.Inorg.Chem., 2008, 24(3):333-339.
[25] DORENBOS P. Valence stability of lanthanide ions in inorganic compounds [J].Chem.Mater., 2005, 17(25):6452-6456.
王洪杰(1966-),男,吉林長(zhǎng)春人,碩士,教授,2005年于東北師范大學(xué)獲得碩士學(xué)位,主要從事建筑材料的研究。
E-mail: Wangjie3721@163.com張粟(1983-),男,安徽宿州人,博士,副研究員,2011年于中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春應(yīng)用化學(xué)研究所獲得博士學(xué)位,主要從事稀土發(fā)光方面的研究。
E-mail: zhangsu@ciac.ac.cn李成宇(1973-),男,安徽淮北人,博士,研究員,2002年于中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春應(yīng)用化學(xué)研究所獲得博士學(xué)位,主要從事稀土發(fā)光方面的研究。
E-mail: cyli@ciac.ac.cn
RedshiftofO2-→Eu3+ChargeTransferBandbyChangingTheHostCationicRadiu
WANGHong-jie1,LYULing-ling1,2,ZHANGSu2*,FENGJing2,PANGRan2,JIANGLi-hong2,LIDa2,LICheng-yu2*
(1.MaterialsScienceandEngineering,JilinJianzhuUniversity,Changchun130118,China;2.StateKeyLaboratoryofApplicationofRareEarthResources,ChangchunInstituteofAppliedChemistry,ChineseAcademyofSciences,Changchun130022,China)*CorrespondingAuthors,E-mail:zhangsu@ciac.ac.cn;cyli@ciac.ac.cn
The phosphors with general molecular formulaA0.98Nb2O6∶Eu0.02(A=Ca, Sr, Ba) were prepared by the high-temperature solid state reaction technique. X-ray diffraction (XRD) results reveal that the obtained products are pure phase. The luminescence properties ofA0.98Nb2O6∶Eu0.02(A=Ca, Sr, Ba) were investigated by photoluminescence spectra(PL) and diffuse reflection spectra(DRS).A0.98Nb2O6∶Eu0.02(A=Ca, Sr, Ba) phosphors can exhibit the characteristic red emission of Eu3+, and PL intensities ofA0.98Nb2O6∶Eu0.02are in the order of CaNb2O6>SrNb2O6>BaNb2O6. The charge transfer transition(CT) and f-f transition absorption of Eu3 +can be observed in the excitation spectra. With the increase of the host cationic radius, the CT band shows large red shift from270to330nm.
ANb2O6; phosphors; charge transfer band; Eu3+
1000-7032(2017)11-1429-07
O482.31
A
10.3788/fgxb20173811.1429
2017-04-06;
2017-06-06
國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃(2016YFB0701003)資助項(xiàng)目
Supported by National Key Research and Development Plan(2016YFB0701003)