红色荧光粉Sr1.5x+y(VO4)x(MoO4)y:Eu3+溶胶-凝胶法制备;表征及其性能研究

摘　要：本文对新型红色荧光粉-Sr1.5x+y(VO4)x(MoO4)y: Eu3+的合成及其发光性能进行了探索。 通过TG-DTG，LS，XRD，TEM测试和分析，对荧光粉前驱体的分解过程，以及样品的发光性能，晶型结构，颗粒的形貌进行了研究。实验结果表明：该样品在700℃时晶体开始形成；室温下，在466nm处激发，在617nm处得到较强的红光发射。且发光强度受到钒酸盐和钼酸盐的配比用量，煅烧时间，络合剂的用量，Eu3+浓度的影响。采用溶胶-凝胶法得到的粉体颗粒分布均匀，尺寸大小在200nm左右。所以，Sr1.5x+y(VO4)x(MoO4)y: Eu3+作为一种用于WLED的新型红色荧光粉，具有较好的应用前景。

关键词：溶胶-凝胶法　发光性质　红色荧光粉　WLED

一、前言

白光LED具有低压、低功耗、高可靠性和长寿命等一系列优点,是一种符合环保和节能的绿色照明光源。随着社会的发展，人们对灯的使用越来越频繁，使用环境也越来越复杂，对光源承受各种恶劣条件性能提出了更高的要求；同时，由于当前世界面临环境恶化、能源短缺的重大挑战。节能、环保、寿命长、体积小、反应快、耐冲击的LED光源的出现给上述问题的解决带来了希望。因此LED由于其优异的性能被人们看成是继白炽灯、荧光灯和高压气体放电灯之后第四代照明光源。本文采用溶胶—凝胶法合成了新型的WLED用的红色荧光粉，并对其 发光性能进行了探索和研究。

二、实验

1.实验主要试剂

硝酸锶

Sr(NO3)2　分析纯 AR　国药集团化学试剂有限公司

钼酸铵 (NH4)6Mo7O24·4H2O 分析纯 AR　合肥科华精细化工研究所

偏钒酸铵 NH4VO3　分析纯 AR　国药集团化学试剂有限公司

柠檬酸

C6H8O7·H2O 分析纯 AR

上海实验市集有限公司

无水乙醇 C2H6O 分析纯 AR

上海振兴化工一厂

氧化铕

Eu2O3

高纯

国药集团化学试剂有限公司

硝酸

HNO3　分析纯AR

武汉亚泰化工试剂有限公司

2.实验主要仪器

DF-101S磁力加热搅拌器（巩义市英峪华中仪器厂）

SX2-4-10箱式节能电阻炉（湖北英山县建力电炉制造有限公司）

LS-55荧光磷光发光分光光度计（美国玻金-埃尔默公司）

X-射线衍射仪（德国bruker公司）

3.合成方法

取一定比例的(NH4)6Mo7O24·4H2O,NH4VO3 ,Sr(NO3)2 混合加入蒸馏水溶解,在80℃的水浴磁力搅拌下分别缓慢加入无水乙醇溶解的柠檬酸和硝酸溶解的氧化铕,用稀氨水调节PH值为3-4左右,形成深蓝色的透明溶液。随着溶剂的蒸发和反应,充分搅拌一段时间后得到蓝色的凝胶，将凝胶置于110℃的干燥箱8h得到蓬松的干凝胶。然后放置在已经预热到一定温度的电阻炉内煅烧相应的时间，取出冷却后研磨便可得到产物。

三、结果与讨论

1.样品的 XRD图谱分析

1.1 所得XRD样品表征

图1为Sr1.5x+y(VO4)x(MoO4)y: Eu3+样品的X射线衍射图样。与JCPDS卡片08- 0482相比,与SrMoO4的晶型结构相似，Eu3+的掺杂对晶格结构影响不大。根据文献报道SrMoO4与Sr3(VO4)2都具有相似的白钨矿晶格结构,所以在合成中能形成单相的固溶体。

图1 溶胶—凝胶法制备的SrMoO4:Eu3+, Sr2.5VO4MoO4 :Eu3+ , Sr3(VO4)2 :Eu3+的XRD图谱

1.2 不同煅烧温度的XRD图谱比较

图2 中是在不同的温度下煅烧所得的样品的XRD图，从中对比可以得出在600℃，650℃时样品的晶型还未成形,XRD图谱上显示的特征峰很弱。700℃时样品的峰型基本显现，到达750℃时形成较完整的晶型。对照固相方法，溶胶-凝胶法所得样品的特征峰明显，强度大，形成的样品晶型完美，发光性能良好。 图2 Sol-gel法在不同煅烧温度对比固相法制得的样品的XRD图片

2.Sr1.5x+y(VO4)x(MoO4)y: Eu3+的激发和发射光谱

图3 为Sr1.5x+y(VO4)x(MoO4)y: Eu3+的激发和发射光谱。激发光谱由一个宽带和一些尖峰构成。由于基质晶格的原因,激发光谱的宽带在350nm-500nm,主激发峰在466nm。超过350nm的吸收是由于Eu3+离子从f-f 的跃迁引起的。由466nm波长激发基质吸收的能量转移到Eu3+，Eu3+在晶体中占据非对称中心的格位,宇称选择定则可能发生松动,结果5D0 7F2变成电偶极允许的跃迁,发出波长为617nm纯红色的光。图中可看出在617nm左右有一40nm左右的窄带峰，发射峰较窄，对应其色纯度较高，是理想的红色发光材料。所以这种新型荧光粉能很好的被395nm紫外光和465nm蓝光有效激发, 发出很好的红光。说明该荧光粉可与紫外LED和蓝色LED芯片匹配，是一种非常合适的蓝+黄体系的红色补光材料和紫外激发的红色转光材料。

图3 Sr1.5x+y(VO4)x(MoO4)y: Eu3+的激发和发射光谱

3.MoO42-和VO43-的配比研究

图4 为研究不同MoO42-和VO43-配比的样品的发射光谱，通过对比其发光强度，可以得出在MoO42-和VO43-为1:1时，样品的发光强度最大，即产物发光性能较好。

图4 不同含量的MoO42-和VO43-配比样品的发射光谱强度

4.煅烧时间的影响

图5研究了煅烧时间对样品发光性能的影响，结果表明煅烧1h时所得的样品的发光强度最好。因为在较短时间里，煅烧出的样品晶型还未完全形成，而经过长时间煅烧的样品出现烧结现象，由于晶型被破坏，所以产物的发光强度都比较降低，发光强度不再变化趋于一致。

图5 不同的煅烧时间所得的样品的发光强度对比

四、结论

1.实验中由于SrMoO4与Sr3(VO4)2具有相似的白钨矿晶格结构,故合成的Sr1.5x+y(VO4)x(MoO4)y: Eu3+能形成单相的固溶体。

2.当络合剂与金属离子的摩尔比为1.4:1，MoO42-：VO43-为1:1,于750℃煅烧1小时，得到的该发光材料的发光性能最好。

3.从激发光谱可以看出，该样品能够被紫外和蓝光有效激发，得到较强的红光发射。所以它能够应用到蓝+黄体系,作为补光材料,提高LED的显色指数。同时,它可以被紫外芯片有效激发,作为红绿蓝中的红色转光粉。

参考文献[1] 徐时清,金尚忠,王宝玲,张丽艳,赵士龙,李晨霞. 固体照明光源- 白光LED 的研究进展[J].中国计量学院学报.2006,17(3):187-191.[2] 郑代顺,钱可元.功率型白光LED 研究进展[J].中国照明电器.2006,(3):1-7.