LaP04:Eu3+^纳米晶的溶剂热合成及下转换荧光性质研究
2020-07-05
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2014年12月 第8卷第4期 伊犁师范学院学报(自然科学版) Journal ofYili Normal University(Natural Science Edition) Dec.2014 Vo1.8 NO.4 LaPO4:Eu3+纳米晶的溶剂热合成及 下转换荧光性质研究 张 艺h (1.新疆凝聚态相变与微结构实验室,新疆伊宁835000;2.伊犁师范学院化学与生物科学学院。新疆伊宁835000) 摘一要:采用溶剂热法,在乙醇和乙二醇的混合溶剂中,pH=8.5条件,150 ̄(2,反应12h, 步合成了LaPO :Eu”晶体.室温下,用x射线衍射对材料的组成进行了表征,XRD数据表明, 成功合成了LaPO :Eu”晶体.荧光光谱分析表明,在352nm紫外光激发下,其发射峰在531nm、 640nm,分别对应着Eu”的 D F(1和 D【r_+ F3能级跃迁.并讨论了离子La :EU3+不同浓度掺杂比 对荧光性质的影响,结果表明,Eu”的最佳掺杂浓度比为10%. 关键词:溶剂热法;Eu”掺杂;下转换荧光 中图分类号:O614.33 文献标识码:A 文章编号:1673--999X(2014)04—0048—O4 1 引言 近年米,发光纳米材料的研究正受到大量研究 者的重视.其中稀土掺杂纳米品体在显示器、发光 二极管(LED)、生物标记、激光器等领域具有广 影响.结果表明,当Eu。 的掺杂浓度为10%时,荧 光强度最高. 2实验 2.1试剂与仪器 阔的应用前景ll-31.稀:}:磷酸盐因其良好的热稳定 性、高的折射系数等优点,可以应『{j在陶瓷材料、 传感器、荧光粉等领域,所以一直受到人们的关注 14- ̄1.试剂:硝酸镧六水化合物,硝酸铕六水化合物 (以上药品均购自北京试剂公司),磷酸二氢钠 (Nail2PO4"2H2O,分析纯,天津市天达净化材料精 细化工厂),氨水(NH3"H2O,分析纯,天津市北联 精细化学品开发有限公司),无水乙醇(CH3CH2OH, 分析纯,天津市北联精细化学品开发有限公司), LaPO。作为稀土离子掺杂的良好基质,已经在 荧光粉方面得到了应用,其制备方法主要有微乳法 【6l水热法【71、共沉淀法、溶剂热法【 1等.如_于正凯 、等 】川水热法合成了粒径均一,尺寸约为100nm的 LaPO4:Ce +/Te 荧光粉.稀土离子中,Eu计的发光性 乙22醇(HOCH2CH2OH,分析纯,天津市天新精细 化工开发中心),所有试剂均没有进一步捉纯,实 能较好,能发射量子效率高的、单色性好的红色荧 光.如刘桂霞等 J在不同表面活性剂辅助条件下, 验用水均为去离子水. 仪器:XRD一6000型x.射线粉末衍射仪(日本 合成了多种形貌的Y :Eu 纳米材料. 本实验以LaPO4为基质,Eu3 为掺杂离子,用 Shimadzu公司),F.4500型荧光分光光度计(日本 Hitachi公司),KQ.250DB型数控超声波清洗器(昆 山市超声仪器有限公司),FA2104N型电子天平(上 海民桥精密科学仪器有限公司),YIYE.QI型移液 溶剂热方法制各山LaPO :Eu3 品体.讨论了pH=8.5 时,离子La3 :Eu 不同浓度掺杂比对荧光性质的 收稿日期:2014-06.25 基金项目:新疆维吾尔自治区高等学校科研计划项目资助(XJEDU2013S40);伊犁师范学院重点学科开放课题 (2012ZDXK32). 作者简介:张艺(1985一),女,安徽灵璧人,实验师,主要从事稀土纳米材料的制备及性质的研究. 第4期 张艺:LaPO :Eu¨纳米晶的溶剂热合成及下转换荧光性质研究 49 器(上海求精生化试剂仪器有限公司),79.1型磁 La(NO3)3・6H20溶液,4001xL Eu(NO3)3・6H20溶液于 两支50mL烧杯中,边搅拌边分别逐滴加入3mL NaH2POa-2H2o溶液至沉淀不再生成.用氨水调 力加热搅拌器(北京市永光明医疗仪器厂),PHSJ.5 型pH计(上海精密科学仪器有限公司), GZX.9146MBE型数显鼓风干燥箱(上海博讯实业 有限公司医疗设备厂),TGL.16C型高速台式离心 机(上海安亭科学仪器厂). 2.2 LaP0 ̄:Eu .微米晶的制备 (1)称取4.3307g La(NO3)3-6H2O溶解在25mL pH=8.50,再依次加入20mL乙醇和10mL乙二醇, 搅拌30min后,分别转移到50mL的反应釜里,150 ℃反应10h.反应结束后,待温度降到室温,倒去 反应釜里的上清夜,留下的就是Euo.o ̄Lao.99PO4(摩 尔比La3 :Eu +-99:1)纳米粒子.将其转移到干 净的烧杯中,用蒸馏水洗涤离心3次,除去残留溶 剂,60"C下干燥即可得到样品粉体. (3)按上述步骤再分别制备pH=8.50条件下 osLao95的EuoPO4纳米粒子及Euo.1La0,9PO4纳米粒 子.具体实验过程见图1. ..蒸馏水里,配制成0.4M的溶液;称取0.2788g Eu(NO3)3"6H2O溶解在25mL蒸馏水里,配制成 0.025M的溶液:称取0.7812g NaH2PO4.2H20溶解 在25mL蒸馏水里,配制成0.2M的溶液. (2)从配制好的溶液中分别取两份2.475mL 图1制备过程示意图 3结果与讨论 对LaPO4:Eu3 晶体分别进行XRD表征和荧光 性质的分析,用烘干的粉末进行XRD表征:分散 1∞ lO 在蒸馏水中的样品,装在比色皿中,进行荧光性质 的研究. = ∞ 崔 蝮 40 3.1 XRD表征结果 用烘干的粉末进行XRD表征,图2分别给出 了LaPO4:Eu 晶体的X射线衍射图谱.由图可知, LaPO4:Eu3 结晶完好,衍射峰宽化,晶体的晶格常 秘 O 10 ∞ ∞ 柏 ∞ ∞ 7a ∞ 数和各峰半峰宽与LaPO4标准卡(JCPDS:84.0600) 相吻合,表明本实验成功制备出了LaPO4品体.结 果与王振领等用多醇法合成的LaPO :Eu3 结果一致 …,2O,o 图2 t.oP0,:Eu 的XRD图 根据Scherrer公式,可能是由于材料尺寸较小, 3.2晶体的荧光性质 LaPO4:Eu3 纳米晶的荧光光谱图由F-4500型荧 导致谱线变宽. 光分光光度计(Hitachi)获得,见图3,A图为激 50 伊犁师范学院学报(自然科学版) 啪 2014血 发光谱.由图可见,以53lnm为发射峰,谱图主要 激发峰为293nm、353nm、440nm,是Eu 离子的 4fo电子直接由基态跃迁至激发态所致,其中 353nm、440nm分别对应着 F0,1 D4和 F0,l-÷ D3 能级跃迁.B图为发射谱图,图中,主要发射峰为 53 lnm和640nm,分别是Eu3 离子的 D0_÷’F0和 D0一 F3跃迁产生的,对应着橙.红色光谱段.实验 讨论了pH=8.50条件下,基质离子La与掺杂离子 Eu摩尔比分别为90:10、95:5和99:1的 LaPO4:Eu¨材料的荧光强度.从发射谱图中可以发 枷 瑚 O 踟 嘲靛长,n|n喇 现,nL :nEu=9:1时,荧光强度最大,而且没有出 现荧光猝灭. 图3 LaPO.:Eu 晶体激发谱(^)和LAP04:Eu 晶体的发射 光谱(B) 4结论 用溶剂热法成功合成了LaPO4:Eu 晶体 j 要 链 (JCPDS为84.0600),室温下,在352nm紫外光 蠼 抛 激发下,其发射峰在53lnm、640nm,分别对应着 Eu 的 D0叶 F0和 Do叶 F3能级跃迁.并讨论了离 予La3 :Eu 不同浓度掺杂比对荧光性质的影响, 结果表明,Eu 的最佳掺杂浓度比为10%. 35o波长,nm 4OO .=.BJ 臻 O 3∞ 参考文献: [1]Louis C,Bazzi R,Marquette C A,et a!。Nanosized hybrid particles with double luminescence for biological labeling[J]. 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F3 transitions of Eu3+ions.Moreover,discusses the influence of diferent molra rate of L :Eu”to the lfuorescent intensity.the experiment results that the optimum doping concentration ofEu ̄ is 10%. Key words:solvotherma】method:Eu’ ̄coped;down,conversion 1uminescence ●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●-●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●● (上接第47页) Microwave Assisted Carbon Thermal Reduction Preparation of Silicon Carbide Powder HE Xiao.yan,WANG Xing-lei,ZHANG Yi,LV Chun・you,OUYANH Yan (Chemical and Biological Sciences at P Key Laboratory ofCondensed Phase Transformation and Microstructure,Yili Normal Universiyt,Yining,Xinjiang835000,China) Abstract:Based on the principle of carbon hertmal reduction preparation of silicon carbide,according to the method which is synthesis of the high cost,long reaction time,the expensive equipment,harsh synthetic conditions.In this paper,using microwave heating performance,good by microwave assisted carbon thermal reduction law of silicon carbide powder.Proved by the experiment,the optimal conditions for:zinc powder as catalyst,carbon silicon tom raatio of 4:1,the microwave power 800w,microwave time 30 minutes.The method of preparation of silicon carbide f0r 3C.SiC crystal,crystal grain size is relatively smal1.Microwave assisted carbon thermal reduction process with low cost,high yield,short reaction time,size is reltiavely small,with the prospect of indusrital application. Key words:silicon carbide;microwave—assisted;carbon hertmal reduction