结构和光学性质的钐掺杂Sr2CeO4通过固态反应法

文摘

掺锶铈氧化物Sr2CeO4 Sm3 +磷被固态反应法合成温度12000 C 4 h。粉末样本的特征x射线衍射(XRD)、拉曼光谱、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、扫描电子显微镜(ESM),能源色散谱(EDS)、光致发光。x射线衍射模式揭示了微晶尺寸和结构斜方晶系的。光致发光的激发和发射光谱Sr2Ce O4: xSm3 + (0.5 x≤≤1.5)在室温下记录。Sr2Ce O4的色坐标:1.0 mol % Sm3 + .6687 x = 0, y = 0.3311。这磷有很好的显示设备的应用潜力。

关键字

光致发光、固态反应法、Sr₂首席执行官₄、XRD、磷。

介绍

稀土材料已经备受关注的令人印象深刻的应用在人造光,x射线医学摄影灯和显示设备1,2]。的发现和发展新型磷光材料具有十分重要的平板显示器和照明技术的发展。与有机材料和硫化物荧光粉相比,氧化物荧光粉的优点:稳定的晶体结构和物理和化学稳定性高。因此,氧化物荧光粉,尤其是罕见的地面氧化磷吸引了越来越多的关注(3,4,5]。人们已经发现,发光材料与低维结构通常表现出特殊的发光性质6,7]。老₂首席执行官₄由无限edge-sharing CeO6正八面体原子链由Sr。发光来源于一个配体金属Ce4 +电荷转移。老的广泛的发射光谱带₂首席执行官₄蓝色磷光471海里适用于稀土离子的掺杂在追求新的发光材料。稀土材料表现出优秀的锋利——发射与合适的敏化发光特性,有效地用于设计的白色发光材料(6,7,8,9]。本文的形成过程、微观结构和发光性能的合成Sr₂首席执行官₄:xSm^{3 +}(0.5 x≤≤1.5)。

材料和方法

起始材料碳酸锶SrCO₃氧化铈首席执行官₂和氧化钐Sm2O3纯度99.9%。这些材料在化学计量的比例Sr: Ce为2:1。SrCO₃和CeO2稀土在分子化学计量称重。这些材料都是在一个玛瑙研钵和杵,彻底磨细粉。这个粉是在氧化铝坩埚。关闭封面后,装载在炉坩埚和加热到1200°C的温度在300°C率/人力资源。样本保存在设定温度四个小时然后自然冷却。样品都是由相同的技术。

结构研究是由X -射线衍射技术在反射模式过滤铜Kα辐射(λ= 1.54051⁰Rigaku, D马克斯三世VC,日本。拉曼光谱被记录在Renishow Invia拉曼显微镜。红外光谱被记录在日本岛津公司红外亲和力1模型传输谱仪与溴化钾颗粒方法范围400 - 4000厘米¹光致发光光谱被记录在室温下使用Spectrofluorophotometer(日本岛津公司,RF - 5301 PC)使用氙灯作为激励源。

结果和讨论

典型的x射线衍射结果Sr的模式₂首席执行官₄:xSm^{3 +}(0.5 x≤≤1.5)荧光粉准备通过固态反应法如图1所示。样品的图案(0.5 x≤≤1.5)以及与数据显示JCPDS卡片不一致。50 - 0115 (2和老的结构₂首席执行官₄磷是斜方晶系的。计算的平均晶粒度Sr₂首席执行官₄磷是22纳米7]。当老钐掺杂₂首席执行官₄微晶大小是增加所示表1。

随着掺杂浓度的增加,从0到1.5%,Sr的结晶度₂首席执行官₄:xSm^{3 +}(0.5 x≤≤1.5)磷减少略Sm的掺杂量的增加^{3 +}。钐离子掺杂取代锶离子在Sr的主晶格₂首席执行官₄由于相似的离子半径和电荷。然而老离子半径的差异^{2 +}(6-coordination Sm的离子半径^{3 +}(0.0958海里)小于Sr^{2 +}(0.118海里),将导致破坏Sr的晶体结构₂首席执行官₄,导致SrCeO的形成₃和老的结晶度下降₂首席执行官₄。

为了研究Sr的形态₂首席执行官₄:Sm^{3 +},进行了扫描电镜分析。图2显示了Sr的扫描电镜照片₂首席执行官₄:Sm^{3 +}粉准备通过固态反应法在1200°C加热4 h。结果很明显,颗粒的Sr₂首席执行官₄:1摩尔% Sm^{3 +}在不规则形状和松散凝聚。EDS进行进一步确认获得产品的组成。图2 b)表明该产品是由老、Ce、O,和Sm近似:1:4:0.01摩尔比1.99,这是在良好的协议与饲料。

老的合成₂首席执行官₄:x摩尔% Sm^{3 +}(0.5 x≤≤1.5)由固态反应方法进行傅里叶变换红外研究,用于定性分析粉末的官能团的存在。粉末的红外光谱光谱记录使用红外affinity-1由岛津制作所的红外光谱谱仪KBr球技术。Sr的红外光谱谱₂首席执行官₄图3所示。峰值为2316厘米¹被分配到水分子可能存在由于吸收水分。通常出现在KBr分别。吸收峰在1444、1072和486厘米¹被分配到SrCO拉伸特征₃(4]。

拉曼光谱是非常有用的工具,以确定的阶段和结构multioxide系统[6]。图4显示了室温拉曼光谱Sr2-CeO4: x摩尔% Sm^{3 +}(0.5 x≤≤1.5)样本calcineted在1200°C的温度为4 h。拉曼乐队在557厘米¹分配给SrCO对称拉伸模式₃这与红外特性一致。乐队在553厘米¹是由于反对称弯曲振动。两个强大的拉曼乐队在286和385厘米¹被检测到,这可以归因于Ce-O2的延伸模式和Ce-O1 CeO6正八面体在老吗₂首席执行官₄分别。所以Ce-O2债券增加相应的贡献与Ce-O1债券诱导电荷转移(5),相关的发光材料。

发光性质

固态反应的激发光谱派生Sr₂首席执行官₄:xSm^{3 +}(0.5 x≤≤1.5)在1200°C教廷4 h,如图5所示。激发光谱是广泛的光谱从220年到400年,中心位于356 nm。宽带可以分配给这个传说金属电荷转移从O^{2 -}到公元^{4 +}。

图6中的排放乐队可以归结成两组对应不同过渡的Sm^{3 +}(6]。在568 nm对应的发射峰⁴G₅/ 2→⁶H₅/ 2,过渡,611 nm对应⁴G₅/ 2→⁶H₇/ 2过渡和653 nm对应的过渡⁴G₅/ 2→⁶H₉/ 2,最强的发射峰位于611 nm表现突出,由于红光⁴G₅/ 2→⁶H₇Sm / 2磁偶极跃迁^{3 +}。

研究三价钐掺杂的影响,看到相同的影响主机的发射特性,光致发光光谱被记录在室温下Sr₂首席执行官₄:xSm^{3 +}(x = 0.5%, 1%, 1.5%),如图2所示与320纳米波长激发下发射光谱显示了广泛的Ce^{4 +}- o^{2 -}电荷转移与Sm乐队在蓝色区域叠加^{3 +}发射谱线的黄色和红色区域。这些光谱特性的特征intra-configurationally f稀土离子的过渡。因为在Sr四价铈₂首席执行官₄没有4 f电子,是由于排放Sm的存在吗^{3 +}有五个4 f电子。但在钐浓度急剧增加的钐排放显得突出和Ce^{4 +}- o^{2 -}CT转换主机相对减少。狭窄的线路分配之间的转换⁴G₅/ 2低激发态6小时_J(J = 5/2, 7/2和9/2)能级Sm的地面多胎^{3 +}。根据选择规则[15]磁偶极子转换,服从J = 0±1 (J =总角动量)允许Sm^{3 +}在一个网站与镜面对称。Sr的发射光谱₂首席执行官₄样品达到了469 nm但是当掺杂钐,发射光谱是由红色的⁴G₅/ 2→⁶H₇/ 2过渡集中在611海里。额外的发射被观察到568和653 nm归因于⁴G₅/ 2→⁶H₅/ 2和⁴G₅/ 2→⁶H₉/ 2的转换,分别。

发射光谱显示广泛的Ce^{4 +}- o^{2 -}CT在蓝绿色区域发射频带重叠Sm^{3 +}发射谱线的黄色和橙色区域。这是进一步观察从老的发射光谱₂首席执行官₄:xSm(0.5 - 2%),随着钐浓度的增加,光致发光强度在468海里继续减少但强度在568 nm和611 nm)显示了钐增加(0.5摩尔%)浓度。

CIE坐标

大多数照明规范参考1931 CIE颜色的鲜艳的颜色坐标,认识到人类视觉系统使用三个原色:红、绿、蓝。主波长单一单色波长,似乎有相同的颜色作为光源。主波长可以由画一条直线的CIE白光源(Cs(0.3101, 0.3162),通过(x, y)坐标测量,直到线外轨迹点沿着光谱的边缘1931 CIE色度图(12,13,14]。

纯粹的颜色坐标Sr₂首席执行官₄是x = 0.1515和y = 0.1674和Sm,掺杂老吗₂首席执行官₄荧光粉是x = 0.6687和y = 0.3311。图7说明了CIE色度图的排放的纯和Sm^{3 +}(1.0摩尔%)掺杂Sr₂首席执行官₄。磷在颜色从蓝色站得住脚白光,在照明系统中的应用潜力。

结论

老₂首席执行官₄:xSm^{3 +}(x = 0.5, 1.0, 2%),成功地合成了固态反应法。XRD研究证实,Sm^{3 +}掺杂老₂首席执行官₄化合物在室温下斜方晶系的结构。EDS研究证实Sr的形成₂首席执行官₄:Sm^{3 +}。三价的平均微晶大小钐掺杂Sr₂首席执行官₄微晶的大小是68海里。在568 nm对应发射峰⁴G₅/ 2→⁶H₅/ 2,611 nm对应⁴G₅/ 2→⁶H₇/ 2和653 nm对应的过渡⁴G₅/ 2→⁶H₉/ 2,最强的发射峰位于611 nm表现突出,由于红光⁴G₅/ 2→⁶H₇/ 2 Sm的过渡^{3 +}。老的颜色协调₂首席执行官₄:1.0 mol % Sm^{3 +}x = y = 0.6687和0.3311。固态反应方法被证明是非常有前途的磷光材料的可控制备,具有更好的CIE chromacity指数比先前报道。结果表明这种磷光发射设备领域的潜在应用。

确认

作者表达自己真诚的感谢教授K.V.R.默菲提供实验室设备。n . o . Girase博士也感谢校长,和k·d·Girase博士,副校长,S . v . S Dadasaheb拉瓦尔大声回答学院Dondaicha持续鼓励。

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