化學工程工藝

中期考核稀土摻雜改性鎢酸鹽體系發(fā)光材料的制備與性能研究

指導教授：樊國棟教授

學生：程蟬匯報目錄課程學習情況研究進展情況后續(xù)實驗計劃課程學習情況課程名稱成績學分是否學位課課程名稱成績學分是否學位課科學社會主義理論832.0是功能表面活性劑的結(jié)構(gòu)與性能892.0否自然辯證法811.0是助劑化學932.0否英語803.0是有機合成912.0否聚合物合成與表征853.0是表面活性劑物理化學842.0否近代有機結(jié)構(gòu)分析763.0是現(xiàn)代分析與檢測技術(shù)902.0否專業(yè)英語831.0是催化化學962.0否數(shù)值分析843.0是功能高分子材料932.0否是高分子實驗方案882.0否學位、公共課平均成績：83.53一、實驗技術(shù)方案

通過前期的文獻調(diào)研，利用共沉淀法制備稀土摻雜改性鎢酸鹽體系發(fā)光材料CaWO4:Eu3+，SrWO4:Eu3+；CaWO4:Tb3+，SrWO4:Tb3+；BaWO4:Eu3+，BaWO4:Tb3+研究進展情況研究進展情況經(jīng)過濾、70℃干燥3-4h，得到的前驅(qū)體在400℃（500℃，600℃）馬弗爐焙燒2h。溶液的配置：①Na2WO4水溶液、②M(NO3)2（M=Ba，Ca，Sr）水溶液，③稀土硝酸鹽溶液Me(NO3)3（Me=Eu，Tb，）將上述溶液中的②與③混合，然后用滴管將混合溶液滴加入溶液①中，得到沉淀得到樣品MWO4:M3+（M=Ba，Ca，Sr/Me=Eu3+，Tb3+）研究進展情況在配置稀土離子的硝酸溶液時，先將稀土氧化物在加熱條件下溶于硝酸，然后用氨水調(diào)節(jié)pH至中性。

共沉淀反應：Na2WO4+M(NO3)2====MWO4+2NaNO33Na2WO4+2Me(NO3)3====Me2(WO4)3+6NaNO3研究進展情況二、實驗檢測手段及結(jié)果分析1、XRD鑒定粉體的晶型及物相2、SEM表征樣品表面的形貌3、熒光光譜記錄待測樣品的激發(fā)光譜和發(fā)射光譜XRD衍射分析

通過文獻查閱，送檢樣品通過XRD衍射分析，可以知道樣品具有四方晶系I41/a(88)空間群的白鎢礦結(jié)構(gòu)，且生成的物質(zhì)是MWO4:Eu3+（M=Ca，Sr，Ba）晶體，少量Eu3+離子的摻雜對MWO4:Eu3+（M=Ca，Sr，Ba）晶體結(jié)構(gòu)基本沒有產(chǎn)生影響。

XRD衍射分析看樣品的XRD圖，如果沒有雜峰說明生成的物質(zhì)比較純，沒有生成其他雜質(zhì)。根據(jù)布拉格方程：2dsinθ=λ在四方晶體中，隨著離子半徑的增大，晶胞逐漸變大，相應的晶面間距逐漸變大，根據(jù)布拉格方程可知衍射角減小。不同灼燒溫度下鎢酸鹽的SEM圖a、400℃，BaWO4:Eu3+

b、400℃，SrWO4:Eu3+

c、400℃，CaWO4:Eu3+不同灼燒溫度下鎢酸鹽的SEM圖d、600℃，BaWO4:Eu3+

e、600℃，SrWO4:Eu3+f、600℃，CaWO4:Eu3+從前面的SEM圖可以看出，隨著灼燒溫度升高，樣品顆粒變大，且分散性與400℃相比600℃分散性較好。由此可見，灼燒溫度對鎢酸鹽晶粒長大有一定影響，在灼燒溫度在400℃時，樣品晶粒大小在納米量級，隨著溫度的升高，晶粒慢慢長大到微米級。

晶粒的長大主要是以界面能為驅(qū)動力而導致晶界發(fā)生遷移。當溫度升高時，晶粒晶面能增加，晶界發(fā)生擴散、遷移，原子擴散加劇，致使鄰近緊密接觸的晶粒發(fā)生聚集、合并，多個晶粒合成一個晶粒，從而實現(xiàn)了晶粒生長。熒光光譜分析以614nm為監(jiān)測發(fā)射波長SrWO4:Eu3+的激發(fā)光譜以393nm為監(jiān)測激發(fā)波長SrWO4:Eu3+的發(fā)射光譜激發(fā)和發(fā)射光譜3D圖譜熒光光譜分析以614nm為監(jiān)測發(fā)射波長CaWO4:Eu3+的激發(fā)光譜以393nm為監(jiān)測激發(fā)波長CaWO4:Eu3+的發(fā)射光譜熒光光譜分析

以614nm為監(jiān)測發(fā)射波長的MWO4:Eu3+（Ca，Sr）樣品的激發(fā)光譜圖。從圖中可以看出，在393nm和464nm有兩個主要的激發(fā)峰。在393nm處的激發(fā)峰對應于Eu3+離子7F0→5L6

能級躍遷的吸收，464nm處的激發(fā)峰對應于Eu3+離子7F0→5D2

能級躍遷的吸收；以393nm為監(jiān)測激發(fā)波長MWO4:Eu3+（Ca，Sr）樣品的發(fā)射光譜。由圖可以看出，有一個主發(fā)射峰位于614nm處，屬于Eu3+的電偶極子5D0→7F2

能級躍遷，形成Eu3+的特征發(fā)射峰，發(fā)紅色熒光。熒光光譜分析在393nm的主強峰可選作發(fā)射光譜的激發(fā)波長，說明樣品能被近紫外光有效激發(fā)，并在614nm發(fā)射紅色熒光，有可能使樣品作為近紫外LED泵浦R、G、B三色熒光