NaEu(MoO4)2微晶的微波水热合成及性能表征

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LED是一种能够将电能转化为光能的半导体,被认为在未来几年内将会是取代白炽灯、钨丝灯和荧光灯的最大潜力照明器件。白光LED通常采用三种方法实现,第一种是通过红色、绿色、蓝色三色LED芯片混合形成白光。第二种是利用蓝光LED芯片与黄色荧光粉组合形成白光;第三种是利用紫外或近紫外LED芯片所发出的波长较短的光激发涂覆在LED芯片上面的荧光粉,再复合发出白色荧光。单就目前商业化的红色荧光粉Y2O2S∶Eu3+而言,它不能有效吸收400 nm左右激发光,发光亮度不高,化学性质不稳定,使用寿命较短。掺杂稀土离子Eu3+的钼酸盐是目前红色荧光粉的研究热点之一,因为Eu3+的特征发射波长处于红色可见光区域,而钼酸盐也被认为是稳定性良好的基质之一。当前许多合成方法应用于钼酸盐发光材料的制备,如高温固相法、熔盐法、微乳液法、溶胶凝胶法、水热法、微波水热法等。微波水热法可以使整个反应过程快速、彻底,是一种具有发展前景的制备方法,具备诸多优势。  本文采用微波水热法合成出八面体状四方相结构的NaEu(MoO4)2微晶。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、荧光光谱仪(PL)对产物的结构、形貌和发光性能进行表征。具体工作如下:  (1)以Na2MoO4和Eu2O3为初始原料,在不添加任何表面活性剂的情况下,采用微波水热法合成NaEu(MoO4)2。在恒定浓度下,当反应温度在120℃-180℃之间,反应溶液的pH值越低,合成纯相交联片状的NaEu(MoO4)2粉体所需的热力学温度越高。荧光性能测试表明,交联片状的NaEu(MoO4)2粉体在398nm近紫外光和465nm蓝光激发下,均发射高强度的红色荧光,且蓝光激发的红色荧光强度比近紫外光激发下的荧光强度高1倍。  (2)以EDTA为表面活性剂,反应温度为160℃时,合成出表面粗糙的八面体颗粒。升温至180℃时合成出表面光滑、尺寸均一的八面体颗粒。在相同条件下,当升高反应物浓度时,八面体颗粒尺寸减小。不同反应时间下产物的形貌演变过程揭示了NaEu(MoO4)2八面体的生长遵循溶解再结晶生长规律。  (3)反应温度180℃时,随着EDTA加入量由少变多,产物由交联片状向八面体颗粒的转变充分说明了表面活性剂EDTA的形貌调节作用。保持EDTA的加入量不变时,采用乙二醇(EG)为反应溶剂,当加入的乙二醇与水的体积比为1/2时,产物变为长轴1μm,短轴0.5μm的梭状。另外,选用不同有机酸(草酸、柠檬酸、水杨酸)作为表面活性剂对NaEu(MoO4)2进行形貌调节,在150℃下得到八面体或交联片状的产物。最后对NaEu(MoO4)2八面体进行荧光性能分析,结果表明:退火后八面体NaEu(MoO4)2的荧光强度增强,这是因为退火过程减少了八面体表面吸附的有机酸,NaEu(MoO4)2八面体的结晶度提高,晶体缺陷减少。在以395nm的紫外激发光激发下,样品发射出612nm的红色可见光,这表明NaEu(MoO4)2是合适的与近紫外LED芯片相匹配的的红色荧光粉。
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