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溶胶_凝胶法合成KGd_WO_4_2_Eu_3_红色荧光粉及其发光性质的研究

发布时间:

第 29 卷 第 2 期 Vol. 29 No. 2













JOURNAL OF THE CHINESE RARE EARTH SOCIETY

2011 年 4 月 Apr. 2011

3+ 溶胶 -凝胶 法合成 KGd( WO4) 2 : Eu 红 色 荧 光 粉 及 其

发光 性质 的研究
游航英
1, 2 2 ,廖金生2* ,温和瑞1 , ,张绍安2 ,陈景林2 ,黄海*2

( 1. 赣南师范学院化学与生命科学学院,江西 赣 州 341000 ; 2. 江 西理 工大 学 材料与 化学 工 程 学 院,江 西 赣州 341000 )
摘要: 采用溶胶凝胶法合成 KGd( WO4 ) 2 : Eu3 + 红色荧光粉。该荧光粉的性质通过 X 射线粉末衍射、扫描电子显微 镜、激发 谱、发 射谱以 及 荧光衰减曲线来表征。KGd( WO4 ) 2 : Eu3 + 的激发谱主要由中心大约在 270 nm 处的宽谱峰以及一系列由 Eu3 + 离子 f - f 电 子 能 级跃迁导致 的 锐线峰组成, 在*紫外区有一个最强的激发峰在 395 nm。 正好与紫外 InGaN 发光二极管( LED) 芯片发射波长匹配。 在 395 nm 激发下, 可以观 察到最佳掺杂量为 40% ( 原子分数) 的 KGd( WO4 ) 2 : Eu3 + 在 614 nm 处产生强烈的红光。发光特性表明,KGd( WO4 ) 2 : Eu3 + 荧光粉可能潜在 成为*紫外发光二极管( LEDs) 用的红色荧光粉。

关键词: 发光材料; 溶胶凝胶法; 红色荧光粉; 钨酸盐; 稀土 中图分类号: O614. 338 文献标识码: A 文章编号: 1000 - 4343 ( 2011 ) 02 - 0178 - 07

自从 1996 年,第 一 支 白 光 LED 问 世 以 来,由 于其节能、环保、使 用 寿 命 长、体 积 小、耐 冲 击 等 优异的性能 而 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
[1 5 ]

634. 23 ,Z = 4[11]。一 直 以 来,人 们 对 KGd ( WO4 ) 的研究主要集 中在 激 光 晶 体 材料 领域 其荧 光 材料 的 报道 极 少。Macalik 等 凝胶法合成 KEu ( WO4 ) 米晶,Galceran 等 莹等
[20 ] [18 , 19 ] 2 [12 16 ] [17 ]

2

,对 于

采 用 溶胶-

,受到越

3+ 和 KGd ( WO4 ) 2 : Eu 纳

来越多的重视。目 前实现 白 光 LED 的 技 术 可 以 分 为三种: 第一种是将红、绿、蓝三基色 LED 芯片组 装在一起实现 白 光,但 是,由 于 不同 的 LED 器件 随着温度升高,发光亮度下降程度差别 很 大,其 结 果是造成 混 合 白 光的 色 坐 标 漂 移; 第二 种是将 发 射黄光的 Y3 Al5 O12 : Ce
3+

用改进的 pechini 溶胶凝胶

法合成了 KRE ( WO4 ) 2 ( RE = Gd,Yb ) 纳米 晶,林
3+ 采用高温固相 合成 KGd ( WO4 ) 2 : Sm 红色 2

荧 光 粉。 选 取 KGd ( WO4 )

为 基 质 材 料, 因 为

- WO2 基团中 W - O 具有较强的共价 键 效 应,多 面 4

( YAG: Ce ) 作 为 发 光 粉,
[6 ]

体中氧离子受到邻 * 高 价 态 钨 的 极 化 作用,使得 稀土激活 离子 的 浓 度 荧 光 淬 灭 效 应 减 弱,激活 离 子掺杂浓 度 可 能 较 大,有 望 成为 一 种 性能 优 异 的 荧光粉基质材料
[20 ]

涂敷在发 射 蓝 光的 InGaN 发 光二 极 管 上,由 发 射 的黄光 和 剩 余 的 蓝 光 混 合 而 成 白 光 ,由 于 其 白 光缺少红光发 射 成 分,导致 显 色 指 数 低,色温 高; 第三种是利用*紫外 LED 芯 片 发 出 的 * 紫外 光 激 发三基色荧 光 粉 得 到 白 光
[7 10 ]



目前稀土 发 光 材料 的 制备 方 法 主要 有 高 温 固 凝胶法、燃烧法、水热合成 法、共 相反应法、溶胶沉淀法、微波辐射法等方 法。在 这 些 方 法 中,高 温 固相法最 为成 熟,现 有的 工 业 化生 产 均 为 高 温 固 相法,但反应温度高、时间 长、能 耗 高 是 该 方 法 难 以克服的 缺陷。对 于 制备 纳 / 微 米 稀土 发 光 材料, 水热法和溶胶凝胶法 则 是 比 较理 想 的 方 法,因 为 通过这些 方 法 制备 出 的 材料 颗粒 比 较 均匀。通 过

。但 是目 前 缺 少 能

够被*紫外 光有 效 激发 的 荧 光 粉,尤 其 是 红色荧 光粉。因此,开发能够被*紫外光有效激发 的 红色 荧光粉成为提高白光 LED 显色指数的关键。 KGd( WO4 ) 2 ( 简称 KGW) 属于单斜晶 系,空 β间群 为 C2 / c ,晶 胞 参 数 为 a = 0. 810 ( 4 ) nm,b = 1. 043 ( 6 ) nm,c = 0. 760 ( 2 ) nm,β = 130. 80 ,V =
收稿日期: 2010 - 11 - 11 ; 修订日期: 2011 - 02 - 25

基金项目: 江西省自然科学基金( 2010GZW0022 ) ,江西省教育厅项目( GJJ10472 ) 资助 作者简介: 游航英 ( 1987 - ) ,女,硕士研究生; 研究方向: 稀土发光材料 * 通讯联系人( E - mail: jsliao1209@ 126. com)

2期

游航英等

3+ 溶胶凝胶法合成 KGd( WO4 ) 2 : Eu 红色荧光粉及其发光性质的研究

179

控制反应条件,加入一定的辅助剂,还可 以 制 得所 需的特殊 形 貌 的稀土 荧 光 材料。本 文 以 柠檬 酸 作 为 螯 合 剂, 采 用 溶 胶凝 胶 法 成 功 合 成 KGd ( WO4 ) 2 : Eu Eu
3+ 3+

光谱仪 ( 英 国 Edinburgh 公司 ) 并 配 备 有 连 续 氙 灯 ( 450 W) 和脉冲氙灯( 微 秒) 。所 有光 谱 的 强度 和 谱 线的位置都已校正,所有的测试均在室温下进行。

红色荧 光 粉。通 过改变 煅 烧 温 度 和

掺 杂 浓 度 等 反 应 条 件 制 备 一 系 列 KGd

2
2. 1

结果与讨论
X 射线粉末衍射和 SEM 分析 通 过 粉 末 衍 射 XRD 来 测 试 KGd ( WO4 ) 2 :

( WO4 ) 2 : Eu3 + 红色荧 光 粉,并 对 样 品 的 形 貌 结构 和光学性能 进 行 了 表征,确 定了最 佳 煅 烧 温 度 和 Eu3 + 在 KGd( WO4 ) 2 基质中的最佳掺杂浓度。

Eu3 + 样品的物相结构。图 1 为溶胶凝胶法( 煅烧温 度为 950 ? ,柠檬酸 比 金属 离子 为 3 ? 1 ) 和 高 温 固
3+ 相 合成 法 制备 Eu 掺杂 浓 度 为 40% ( 原 子 分 数 )

1
1. 1





KGd( WO4 ) 2 : Eu3 + 的制备 KGd( WO4 ) 2 : Eu3 + 荧光粉 采 用 溶胶凝胶法 合
3+

KGd( WO4 ) 2 : Eu3 + 样品的 XRD 衍射图谱 与 标准 图 谱。从图 1 可 以 看 出,溶胶凝胶法 所 合成的 样 品 0555 ) 基 本 相匹 衍射峰与标准谱图 ( JCPDS No. 045配,除位于 2 θ = 18. 6? 和 2 θ = 28. 6? 两 个 小 的 衍 射 峰,其 中 18. 6? 的 衍 射 峰 与 同 属 单 斜 晶 系 KGd ( WO4 )
2

成,以 40% ( 原子分数) KGd( WO4 ) 2 : Eu 荧光粉 合成 为 例: 首 先 将 99. 99% Eu ( NO3 ) 3 ·6H2 O, Gd( NO3 ) 3· 6H2 O,KOH 用 去离子 水 溶 解,将 其配 · L - 1 的 溶 液; 取 成浓度分别为 0. 05 ,0. 1 ,0. 3 mol 两个干燥洁净的 烧 杯 编号 为 A,B ,A 烧 杯 中 加 入 1. 5933 g 钨 酸 铵 ( H40 N10 O41 W12 · 8H2 O ) ,加 浓 氨 水 在 磁 力 搅拌 器 不 断 的 搅拌 下 加 热 使 其 完 全 溶 解 在 · L 的 KOH 溶液 去离子水中,冷却后加入 0. 3 mol 10 ml,然后 用 HNO3 调 pH = 6 L 溶液 24. 0 ml,0. 1 mol·
-1 -1

080的 另 一 个 标 准 谱 图 ( JCPDS No. 01-

0455 ) 中的衍射峰 18. 72? 相接*,因 此 不 属 于 杂 质 峰,其中 28. 6? 的杂峰认为是 立 方 相 Gd2 O3 的 杂 质 峰,结果表明,样品属于单斜晶系,空间群为 C2 / c , 由此可见,当 Gd
3+ 3+ 离子 被 Eu 离子 取 代 时,由 于

7; B 烧杯中加入

Eu3 + 和 Gd3 + 的离子 半 径 相*,Eu3 + 的 掺杂 对 KGd ( WO4 ) 2 晶体结构基本没有 影响。从 图 1 中 可 以 清 楚 地 看 到,用 溶 胶凝 胶 法 得 到 的 KGd ( WO4 ) 2 : Eu3 + 荧光粉比 用 固 相 合成 法 得 到 的 样 品 的 衍 射 峰 更强、更尖 锐,这 表 明用 溶胶凝胶法 得 到 的 样 品 比用固相合成法得到样品的结晶度高。 图 2 ( a) ,( b) 所示分别是用溶胶凝胶法 和 固

1. 8913 g 柠檬 酸、0. 05 mol· L - 1 Eu ( NO3 ) 3· 6H2 O Gd ( NO3 ) 3· 6H2 O 溶 液 18. 0 ml,在不断的搅拌下均匀溶解 在 去离子 水 中; 将 A 烧杯中的溶 液 缓 慢 地 滴 加 到 B 烧 杯 中 并 不 断 地搅拌 使 其 混 合 均匀; 温 度 控 制在 80 ? ,待 溶 液 蒸干 成 稠 状 停 止 加 热,把 烧 杯 放 入 鼓 风 干 燥 箱 120 ? 恒温 40 h 烘 干; 烘 干 后 用 研 钵 研 磨 成 粉 末 状并装入坩埚,在马弗炉中 950 ? 煅烧 10 h,即可
3+ 得到白色粉末 样 品,不同 Eu 掺杂 浓 度 和 煅 烧 温

度的样品与上 面 合成 方 法 的 相似。为 了 与溶胶凝 胶法进行对比,采 用 高 温 固 相 法
[21 ]

制备 掺杂 浓 度

为 40% ( 原 子 分 数 ) 的 该 荧 光 粉, 原 料 K2 CO3 ( 99% ) ,WO3 ( 99% ) ,Gd2 O3 ( 99. 99% ) 和 Eu2 O3 ( 99. 99% ) 按 物质的 量 配 比 称 量 好,研 磨 均匀 后, 装入坩埚 950 ? 煅烧 12 h。 1. 2 结构和性能表征 MPD 型 X 射 线 衍 射 仪 对 样 品 进 行 采用 X'PertCu Kα 射线源( l = 0. 150465 nm) , 样品形 物相分析, 貌特征是 用 JSM6700F 扫描 电 子 显 微 镜 ( SEM ) 来检 测。激发、发射光谱和荧光寿命分别用 FLS920 荧光
Fig. 1 图1 溶 胶凝 胶 法 和 高 温 固 相 法 合 成 的 KGd ( WO4 ) 2 : Eu3 + 荧光粉的 XRD XRD patterns for KGd ( WO4 ) 2 : Eu3 + samples synthesized by solgel and solidstate method

180













29 卷

图2 Fig. 2

3+ 溶胶凝胶法合成 KGd( WO4 ) 2 : Eu 荧光粉的扫描电镜和粒径尺寸分布

SEM image and particle size distribution of the KGd( WO4 ) 2 : Eu3 + samples

( a) Solgel method; ( b) Solidstate method; ( c) Particle size distribution
[ 22 ]

相合成法在 950 ? 煅烧下 制备 的 40% ( 原 子 分 数 ) KGd( WO4 ) 2 : Eu 荧 光 粉 的 扫描 电 子 显 微 镜 SEM 图谱。从图 2 ( b ) 中 可 以 看 到,用 高 温 固 相 合成 法 经制备的荧光粉形貌不规则,颗粒有团 聚 现 象。从 图 2 ( a ) 明 显 看 出 溶胶凝胶法 合成的 样 品 分 散 性 好,表面光滑,这些特点有利于提高荧光 粉 的 发 光 性能。但颗粒大小不均匀,图 2 ( c ) 所 示 为 通 过 扫 描电子显 微 镜 图 统 计 出 的 颗粒尺寸 分 布,颗粒尺 寸分布 接* 正 态 分 布,分 布 范 围 0. 58 *均粒径大小为 2. 25 ? 0. 75 μm。 2. 2
3+ 3+

和 Eu - O 的电荷转移跃迁( CT) 所引起的 波长以后是一组很 强 的 锐线,是 Eu
7 5 5 5 3+

; 350 nm

的 f - f 跃迁

( F0 → D0,1,2,3,4 , L6,7 , H3 ) 已 清 楚 地 在 图 3 中
3+ 标出。其 最 强 锐线 峰位 于 395 nm,对 应于 Eu 离 7 5 子的 F0 → L6 跃迁,正 好 落 在 * 紫外 LED 发 射 波

长( 380

410 nm) 内。因 此,KGd ( WO4 ) 2 : Eu3 + 荧

光粉可有效地 被 * 紫外 LED 发 射 波 长 激发,发 出 明亮的红光。 从图 4 可以观察 到,当 用 395 nm * 紫外 光 激
3+ 发 KGd ( WO4 ) 2 : Eu 荧 光 粉 时, 在 614 ,616 ,

5. 35 μm,

荧光光谱分析 图 3 所 示 为 40% ( 原 子 分 数 ) KGd ( WO4 ) 2 :

618 , 619 nm 处有 4 个强的发射峰,来自于 Eu3 + 离
5 7 子的 D0 → F2 电偶极 跃迁,其 中 以 614 nm 发 射 强 3+ 5 7 度最强。 而 591 nm 发射对应于 Eu 离子的 D0 → F1 3+ 跃迁,属 于 磁 偶 极 跃 迁。一 般 来 说,Eu 离 子 的 5

Eu 荧光粉的激发光 谱,在 室 温 下 614 nm 处 监 测
5 7 对应于 D0 → F2 跃迁。该 激发 光 谱是 由 一个 宽 的

激发带和 一 组 锐线 峰 两部 分 组 成: 宽 带峰 的 中 心 波长位于 270 nm( 如图 3 所示) ,这 是 由 于 WO
2- 4

D0 →7 F2 跃迁对发光中心周围的化学环境及其对称

图4 图3
3+ 溶胶凝胶法 合成 KGd ( WO4 ) 2 : Eu 荧 光 粉 的 激发

3+ 溶胶凝胶法 合成 KGd ( WO4 ) 2 : Eu 荧 光 粉 的 发 射

光谱以及 395 nm Xe 灯下的发光照片 Fig. 4 Emission spectrum of KGd( WO4 ) 2 : Eu3 + sample synthesized by solgel method ( the inset is color luminescence photo)

光谱 Fig. 3 Excitation spectrum of KGd( WO4 ) 2 : Eu3 + sample synthesized by solgel method

2期

游航英等

3+ 溶胶凝胶法合成 KGd( WO4 ) 2 : Eu 红色荧光粉及其发光性质的研究

181

5 7 性非常 敏 感,而 D0 → F1 跃 迁 不 敏 感。例 如,当

3+ 述提到的两 个 杂 峰 外,KGd ( WO4 ) 2 : Eu 的 特 征

Eu3 + 离子在晶体中所处的格 位 不 具 有 反 演 对 称 性,
5

峰基本出现,但 强度 不 高。随着 煅 烧 温 度 的 升 高, KGd ( WO4 ) 2 : Eu3 + 的峰宽变窄,峰强变大,说明结 晶 性 能 不 断 提 高 ,颗 粒 变 大 。当 煅 烧 温 度 达 到 950 ? 时,KGd( WO4 ) 2 : Eu3 + 样 品 的 XRD 图 谱 衍 射峰明显变强。当 在 1000 ? 下 煅 烧 时,由 于 煅 烧
3+ 温度过高导致 KGd( WO4 ) 2 : Eu 样 品 晶 面 生 长 出

D0 → F2 电子偶 极 跃迁 占 主 导; 当 Eu

7

3+

离子 在 晶

5 7 体中所处的 格 位 具 有 反 演 对 称 性, D0 → F1 磁偶 5 7 极 跃 迁 占 主 导 。 因 此 , 可 以 通 过 D0 → F2 和 5

D0 →7 F1 跃迁的 发 光 强度 比 很好 地 判 断 Eu3 + 在 晶

5 7 体中所处格 位 的对 称 性。 D0 → F2 跃迁产 生的 红 5 7 光( R) 发射强度比 D0 → F1 跃迁产生的橙光( O) 的 3+ 发射 强度强,并 且 计 算 得 到 KGd ( WO4 ) 2 : Eu 荧 3+ 光粉的 R / O 比值 为 8. 4 ,说 明 掺杂 的 Eu 离子主 3+ [23 ] 要 处 于 非 反 演 对 称 中 心 Gd 格 位 上 。所 合 成

2 θ = 29? ( 220 ) 晶 面 衍 射 峰 的 强度 远远 大 现异常, 于 2 θ = 28? ( 022 ) 晶 面 衍 射 峰 的 强度,这 表 明 有利 于( 022 ) 晶面生长,这两个 晶 面 的 衍 射 峰强度 比 与 XRD 标准图中的正好相反。
3+ 图 6 所示是 395 nm 激发下 KGd( WO4 ) 2 : Eu

KGd( WO4 ) 2 : Eu3 + 荧光粉的 R / O 比值比已 报道 的 Eu3 + 掺 杂 在 钼 酸 盐 ( [Eu ( H2 O ) 7 ] [Al ( OH) 6 Mo6 O18 ] ) R / O = 2. 3[24] 和 Eu3 + 掺杂 在 KNbW2 O9 R / O = 3. 0[25]大,但 是 比 KGd ( WO4 ) 2 : Eu3 + R / O = 27[17]小。从 图 4 右 上 角 荧 光 粉 在 395 nm Xe 灯照射下 的 发 光 照 片,可 以 看 到 荧 光 粉发 出 明 亮 的红光。 2. 3 煅烧温度对发光强度的影响 煅烧温度 主要 依 赖 于 基质的 特 征,取 决 于 组 分的熔点、扩散速度和结晶性能,不同的 煅 烧 温 度 对荧光粉的发 光性能 也 有 很重要 的 影响
[16 ]

荧光粉 的 红 光 发 射 强度 与 煅 烧 温 度 的 关 系 曲 线。 从 图 6 可 以 看 到, 700 ( WO4 ) 2 : Eu
3+

950 ? 范 围 内 KGd

荧光粉 的 相 对 发 光 强度 随着 煅 烧 温

度的 升 高 而增 强。当 煅 烧 温 度 达 950 ? 时,KGd ( WO4 ) 2 : Eu3 + 荧光粉 的 发 光 强度 显 著 增 强 并 达 到 最大。当煅烧温度继续升高时,发光强度 反 而 有 所 下降。原 因 是: 随 着 煅 烧 温 度 升 高,基 质 中 羟 基 ( - OH) 的浓度减少,改 善 了 Eu3 + 周 围 的 环 境,形 成了更加高效的发光中心,发光强度增 大。但 煅 烧
3+ 温度的进一 步 增 加,会 导致 Eu 集 聚,尤 其 是 在

。为 了

高温煅烧时,这种现象非常明显,因此发 射 强度 降 低
[26 ]

研究 煅 烧 温 度 对 相 的 影 响,在 不 同 煅 烧 温 度 下 ( 700 ,800 ,900 ,950 ,1000 ? ) 恒 温 10 h,40% ( 原子分数) KGd( WO4 ) 2 : Eu3 + 的 X 射线衍射如图 5 所示。结果表明,当煅烧温 度 为 700 ? 时 ,除 上

。由以 上实验 结 果 分析 可 知: KGd ( WO4 ) 2 :

Eu3 + 荧光粉发光强度最强的煅烧温度为 950 ? 。

图6
3+

KGd( WO4 ) 2 : Eu3 + 荧光粉 的 红 光 发 射 光 积 分强度 与 煅烧温度的关系曲线 Red emission intensity ( integrated intensity of 5 D0 →
7

图5

不同 煅 烧 温 度下 合成 KGd ( WO4 ) 2 : Eu XRD 图

荧光粉的

Fig. 6

F2 ) for KGd( WO4 ) 2 : Eu3 + samples as a function of

Fig. 5

XRD patterns for KGd( WO4 ) 2 : Eu3 + samples obtained at different calcining temperatures

its calcinations temperature

182













29 卷

2. 4

Eu3 + 离子掺杂浓度对发光强度的影响 通过改变 KGd( WO4 ) 2 : Eu 荧光粉中 Eu 离
3+ 3+ 3+

使其表明粗糙且形状无规则导致发光效率下降。 2. 5
3+

荧光寿命 在室温下测得 40% ( 原 子 分 数 ) KGd ( WO4 ) 2 :

子掺杂浓 度,确 定了 Eu

离子 的 最 佳 掺杂 浓 度。
3+

在发射光谱中峰位 置 和 峰 宽 度 没 有 随 Eu

掺杂 浓

Eu 荧光粉中 Eu3 + 离子5 D0 激发 态 的 荧 光 衰 减 曲 线如图 8 所示,Eu
3+ 5 7 离子的 D0 → F2 ( 614 nm) 衰减

3+ 度的 改变而改变。这 就 意 味 着 KGd ( WO4 ) 2 : Eu 3+ 晶体结构特别 是 Eu 离子 附* 所 处 晶 格 环 境,并

曲线采用单指 数 拟 合 ( I = Aexp ( - t / τ ) ,A 和 τ 是 拟合参数及发光 寿 命 ) ,拟 合 结 果如 图 8 所 示。溶
3+ 胶凝胶 法 制 得 的 KGd ( WO4 ) 2 : Eu 荧 光 粉 中

未随 Eu
3+

3+

掺 杂 浓 度 的 改 变 而 改 变。然 而,随 着

Eu 掺杂浓度的改变,发射 强度 发 生 了改变。图 7
3+ 所示 395 nm 激 发 下 KGd ( WO4 ) 2 : Eu 荧 光 粉

Eu3 + 的5 D0 能级荧光寿命为 0. 499 ms,其荧光寿命
3+ 与 已 报 道 的 Eu : KNbW2 O9 荧 光 粉 ( 0. 5 ms )

Eu3 + ( 5 D0 →7 F2 ) 的红光 发 射 强度 与 Eu3 + 掺杂 浓 度
3+ 的关系曲线。从 图 7 可 知,发 光 强度 随 Eu 含 量 3+ 增加而增强,并 在 Eu 掺杂 浓 度 为 40% ( 原 子 分 3+ 数) 时 达 到最 大 值,此 后,继 续 增 加 Eu 的 浓 度, 3+ 发光强度反而 降 低,这主要是 由 于 Eu 离子 之 间

相当

[24 ]



能量迁移产 生 浓 度 淬 灭,致 使 荧 光 强度下 降。因
3+ 3+ 此,KGd( WO4 ) 2 : Eu 荧 光 粉 中 Eu 最 佳 掺杂 浓

度大 约 为 40% ( 原 子 分 数 ) 。同 时,图 7 中 还 可 看 到,掺杂浓度为 40% ( 原 子 分 数 ) 的 KGd ( WO4 ) 2 : Eu3 + 荧光粉样品用固相合成 ( 煅 烧 温 度 950 ? ,时 间 12 h) 制备 的 发 光 强度 远 弱 于 用 溶胶凝胶法 制 备的。这可 能 是因 为 固 相 合成 法 得 到 的 荧 光 粉 颗 粒形貌不 规 则,而 且 得 到 的 大 尺寸 荧 光 粉 需 要 研 磨成细粉,在这个过程中破坏了荧光粉表面结构,
Fig. 8 图8
3+ 溶胶凝胶法 合成 KGd ( WO4 ) 2 : Eu 荧 光 粉 的 荧 光 3+ 衰减曲线( 激发波 长 395 nm,发 射 Eu 离子 614 nm

处监测) Luminescence decay curves of KGd( WO4 ) 2 : Eu3 + samples prepared by solgel method ( excitation wavelength 395 nm,monitoring the Eu3 + emission at 614 nm)

3





采用溶胶凝胶法可 制备 不同 煅 烧 温 度 和 掺杂
3+ 浓度的 KGd( WO4 ) 2 : Eu 红色荧 光 粉,通 过 XRD

图谱和 SEM 的 比 较, 可 知 用 溶胶凝胶法 比 用 固 相
图7 KGd( WO4 ) 2 : Eu3 + 荧光粉 Eu3 + ( 5 D0 →7 F2 ) 的发射强 度与 Eu Fig. 7
3+

法制备的 样 品 的 形 状 更 规 则。结 合 激发 和 发 射 光
3+ 谱表明,在 395nm 激发 下 KGd ( WO4 ) 2 : Eu 荧 光

掺杂浓度的关系曲线

Photoluminescence emission intensity ( integrated intensity of 5 D0 →7 F2 ) of Eu3 + ions as a function of its doping concentration in KGd ( WO4 )
2

粉发 射 出 很 强 的 红 光,此 荧 光 粉 的 最 强 激 发 峰 ( 395 nm ) ,正 好 与 * 紫 外 光 InGaN 发 光 二 极 管 ( LED) 芯片发 射 波 长匹 配。样 品 中 Eu3 + 离子最 佳 掺杂浓度约为 40% ( 原 子 分 数 ) ,最 佳 煅 烧 温 度 为 950 ? 。用溶胶凝胶法 比 用 固 相 合成 制备 的 KGd ( WO4 ) 2 : Eu3 + 发 光 强度 更 高,而 合成 条件 简单,

host prepared by

solgel method and 40% ( atom fraction) KGd( WO4 ) 2 : Eu3 + prepared by solidstate reaction ( excitation wavelength 395 nm)

2期

游航英等

3+ 溶胶凝胶法合成 KGd( WO4 ) 2 : Eu 红色荧光粉及其发光性质的研究

183
Experimental study

3+ 因此采用溶胶凝胶法制备的 KGd( WO4 ) 2 : Eu 荧

[ 11] Zhao Tingjie,Tu Chaoyang,Luo Zhundu. of Nd3 + : KGd( WO4 )
2

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Photoluminescent Properties of KGd( WO4 ) 2 : Eu3 + Red Phosphor Prepared by SolGel Method
2 2 You Hangying1, ,Liao Jinsheng2* ,Wen Herui1, ,Zhang Shaoan2 ,Chen Jinglin2 ,Huang Haiping2

( 1. Department of Chemistry and Life Science,Gannan Teachers College,Ganzhou 341000 ,China; 2. School of Material and Chemistry Engineering,Jiangxi University of Science and Technology, Ganzhou 341000 ,China)
Abstract: KGd ( WO4 ) 2 : Eu3 + red phosphors were prepared by solgel method. The properties of the resulting phosphors were characterized by Xray diffraction,scanning electron microscopy,excitation spectra,emission spectra and decay curve. The excitation spectra of KGd( WO4 ) 2 : Eu3 + phosphors were mainly attributed to WO
2- 4

citation ,the intense red emission peak at 614 nm were observed for 40% ( atom fraction ) KGd ( WO4 ) 2 : Eu3 + phosphors as the optimum dopant concentration. The strongest line ( 395 nm ) in excitation spectra of these phosphors matched well with the output wavelength of UV InGaNbased lightemitting diodes ( LEDs ) chip. The luminescent properties suggested that KGd ( WO4 ) 2 : Eu3 + phosphor might be regarded as a potential red phosphor candidate for nearUV LEDs.

and Eu - O chargetransfer band at

about 270 nm,and some sharp lines were also attributed to Eu3 + f - f transitions in nearUV regions with the strongest peaks at 395 nm. Under the 395 nm ex-

Key words: luminescent materials; solgel method; red phosphors; tungstate; rare earths




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