文档介绍：第 11 卷第 4 期
2011 年 8 月
过程工程学报
The Chinese Journal of Process Engineering
La2O2S:Yb,Er 的制备及其上转换发光性能
韩朋德,张乐,陈雁,杨浩,王丽熙,张其土
(南京工业大学材料科学与工程学院,江苏南京 210009)
Aug. 2011
摘
要:采用共沉淀法制备了氧化物 La2O3:Yb,Er,高温硫熔法煅烧后得到硫氧化物 La2O2S:Yb,Er 颗粒,采用 XRD
和 SEM 对其晶体结构和微观形貌进行表征,利用荧光光谱仪测试其上转换发光性能. 结果表明,共沉淀温度 40℃、
草酸过量 5%、草酸浓度 %、pH 值 ∼、热处理温度 800℃时可得理想 La2O3:Yb,Er. 在 1250℃下煅烧 3 h
得到单一均相 La2O2S 六方晶体,颗粒呈不规则多边形,尺寸约 1 µm. 在 980 nm 激光激发下,样品呈绿色和红色上转
换发光.
关键词:上转换发光;稀土硫氧化物;共沉淀;稀土掺杂
中图分类号:
文献标识码:A
文章编号:1009−606X(2011)04−0701−05
1
前言
合作为基质材料. 而多数稀土硫氧化物以 Y2O2S 为主,
以 La2O2S, Gd2O2S 和 Lu2O2S 为基质的不多见. 本研究
自发现上转换发光材料以来,其研究已有了突飞猛
进的发展,而提高其效率一直是研究热点. 上转换发光
材料对基质成分有很大的依赖性,具有较低声子能量的
基质材料可降低无辐射弛豫的几率,有效提高上转换发
光效率. 稀土硫氧化物具有较高的化学稳定性和热稳定
采用共沉淀法先将 Yb 和 Er 掺杂到 La2O3 晶格中,再硫
化为 La2O2S:Yb,Er,与传统的固相法相比,稀土掺杂量
更大,更易掺杂. 硫化过程采用氧化铝包埋技术制备
La2O2S,避免使用有危险性的还原性气体[11]. 讨论了共
沉淀过程工艺条件对粉体粒径的影响,优化了共沉淀工
性,不溶于水,熔点高达 2000~2200℃
[1−3]
;具有较宽
艺过程,同时讨论了 La2O2S:Yb,Er 上转换发光特性,并
的空间结构,允许一定量阳离子和阴离子空位形成及一
考察了 Er3+浓度对上转换发光的影响.
定量间隙离子进入,而晶体结构基本保持不变[2];禁带
宽度为 ~ eV,适合掺杂离子[4−7];且声子能量很低.
2
实验
因此,稀土硫氧化物适合作为发光材料的基质材料,具
有非常高的光吸收与传能效率,近年来在上转换发光材
试剂、仪器与表征方法
试剂:氧化镧(La2O3,纯度 %)、氧化镱
料中得到了一定应用. 罗希贤等
[1,8]
采用冷等静压处理
(Yb2O3,纯度 %)、氧化铒(Er2O3,纯度 %)均
对常规的固相反应法进行了改进,合成了颗粒尺寸小、
粒径分布窄及发光亮度高的 Y2O2S:Yb,Er, Y2O2S:Yb,Tm
和 Y2O2S:Yb,Ho 超细粉末,分别呈蓝色、黄绿色和绿色
[3