Yb掺杂蓝色荧光材料GdVO4:Tm的发光性能

发布于:2021-12-02 19:33:23

第 3 卷  8
20 0 9年 

第 1 期  1
1 1月 

稀有金属材料与工程 
RARE  ETAL  M MATERI LSAND  A   ENGI NEERI NG 

Vo1 8 No.1 . , 3 1 
No e b r2 9 v m e 00  

光性 Yb掺 杂 蓝色 荧 光材 料 Gd VO4 m 的发  能  : T

日’ 日 贝;一 I  r = - 晨 ,贺  晶,黄 维 刚 
( 四川 大学 ,四川  都 6 0 6 ) 成 10 5  



要 : 以柠 檬酸 作 为 络 合剂 ,采 用溶 胶. 凝胶 法 制 备不 同 Y b含 量 的 纳米 级 蓝色 荧 光 材料 Gd O :m。采 用 XR V 4 T D、荧 

光 光 谱仪 、S M 对 产 物 的相 组 成 、发 光性 能和 颗 粒形 貌 进 行 了分 析 。结 果 表 明 ,所 得掺 杂 Y 的 G V 4 m 蓝色 发光  E b d O: T 粉 体 ,粒 度 约 8 m;在 2 0 3 0n 的紫 外 光激 发 下 ,发 出明 亮 的蓝 色 荧光 ;当 Y 0n 6~ 1 m b含 量 在 1 ( 尔分 数 , 同) , % 摩 下 时 
粉 末 的发 光性 能 最好 。   关键 词 :G V 4 m;Y ;荧 光光 谱 ;敏 化  dO: T b

中图 法分 类号 :T 33 B 8 

文献 标识 码 :A  

文章 编 号 : 10—8X 20 )1 0 70  0 215 (09 1- 5—3 2

* 年来 ,P 产业 蓬勃 发展 ,对P P DP D 荧光材 料 的  要求 也越 来越 高。 彩色P P 所使用 的荧光粉 均为传统  D 的灯 用发光材料 ,存在 效率低 、稳定性 差、3 种颜色不  匹配 等许多缺 点 ,急 需改进和研制 新 的发光 材料 。而  目前 的蓝 色P P  ̄ k a A1OlE 2 在 加热 工  D 荧 B Mg 1 7 u十 0 : 存

间后加入柠檬 酸 , 然后调节p H值至60 得到蓝色溶胶 。 .,   于5 0℃恒温 条件 下反应2h   ,在7 0℃蒸干 水分 ,再将 

其 在1 0℃下干燥2  获得所 需的前驱体 。 0 4h 将该前 驱体  在 9 0 ℃下进 行焙烧 ,得到 的粉 体用稀硝 酸洗涤烘干  0 即为最 终产物 。  
实验 中所用 的试 剂均 为分析 纯 ,T m含 量 为 1   %,
掺 杂Yb 的摩 尔 含 量 分 别 为 0 ,1 ,2%,5%,7   % % %,
1 %。 O  

艺 时间长 ,紫外 线照射 、离子轰击 都易 引起 老化 的缺 
点。而 以稀土钒 酸盐 为基 质 的发光 材料具有 比传统 的  荧光粉 更高 的化学稳定 性和 热稳定 性 ,因而研 究这种  发光材料 具有很好 的市场 前景 。   由于G  本 身可 以发射3  n d l  m紫外光 , 同时也是  l 很好 的敏化剂 ,把它作 为发 光基质 时 ,能起 到 中间 体 

采用美 国Vai 公司生产 的C r  c pe rn a ayE l s荧光光谱  i

仪 测定掺 杂Y 的G V   m纳 米发光 材料 的激发光谱  b dO: T 和 发射光谱 。 hl s n lt a X. y 衍射仪进 行相  用P ip  ayi l r i A c  a 结 构分 析 。粉 体形 貌用 JM.9 0 V扫 描 电镜进 行观  S 50L
测。  

的作 用 ,可 把吸 收的 能量通过 G 离子之 间 的转 移 , d  
最后传 递给其它激 活离子 ,从而 提高发光 效率[ 】 1 。此  . 2 外 ,*年来 ,由于Yb 的敏化 作用 ,镱铥共掺 的上转换  材料 受到越 来越 多研 究者 的青 睐【4 Y 把吸 收的能量   】 b ’。

2 结 果 及 讨 论 
21 掺杂 Y . b对 G V : i 结构 的影响  d O4 n T
图1 为所 得G VO :m和掺Yb %和7 d 4 T 为2 %Gd O : V 4  

转移给 发光离子 ,在氧 化物 中双 掺Yb /m 离子 ,可  ”T
使T 离 子的上转换 发光强度提 高3 m" 个数量 级 以上 , 但 

现在 还 没有Yb 为敏化 剂 对 蓝色 荧光 材 料在 短波 长  作
激发作用 影响 的研 究 ,本研 究 以柠檬 酸为络合 剂 ,采  用溶胶一 凝胶法制 备掺杂Y 的G V   m纳米粉 体 ,探  b d O: T

T m粉体 的x射线衍射 图谱 。  
由X D 析结 果发现 ,掺入 不 同含 量Y 后 ,所  R 分 b 得材 料仍然 为四方 晶系锆英石 结构 的G VO 晶体 。但  d  

讨Y 作 为敏化 剂对蓝 色发光材 料Gd   i的结构 与  b VO :n T
性 能 的影 响 。  

根据X D数据分析 发现,随着掺Yb 的增 加 ,来 自于  R 量 (0 ) 2 0 晶面的最 强峰 的位 置(0 2 角度) 右移 ,未掺 杂粉体  的2 为2 . 6 ,掺2 b   46 。 9 %Y 的右移至2 .3o 474 ,掺7 %Yb 的  移至2 .8 。 47 3,其它 的次强峰位置变 化也呈现 出同样右  移 的规律 。随Y 掺入量 的增加 ,G V   b d O 晶体 的晶格常  数逐渐减 小 ,如表 1 所示 。这是 因为在Gd O .m中, V   T   随着Y 掺入 量增 加 ,Y 会像T b b m一样 部分 取代G  而  d
进入基质 晶格之 中,Gd  、T  、Y   的原子 半径分  m b

1 实  

验 

首先 分别 将计 量 比 的NH VO 溶解 于去 离 子水 得  4 , 到 溶 液 A, 将 G ( 3" 2 dNO ) 5 O, T NO )5 2 , 3H m( 3 " O   3H

Y ( O )6 O混合 溶解于 去离子 水得 到溶液B,将B bN 3 " 3 H2  
溶 液p 值 调至 1 以下后 ,将A 入B中 ,反应一段 时  H . 5 混

收 稿 日期 :20 — —8 081 2  0 作 者简介 :徐 晨 ,女,18年 生,硕士研 究生 ,四川大 学材 料科 学与工 程学 院,四川 成都 6 06 ;通 讯作者 :黄维刚 ,教授 ,Em i 94 105 -a: l   h ltt q o mi .t yr@q . m  c

稀有 金属 材料 与工程 

第3 8卷 

别为00 4 .8 、00 6nl b .9 、O0 7 .8 n,Y  的离 子半径最 小 ,  

2 3 掺杂 Y . b对 Gd O4T 的发光性 能影响  V :m 图3 是不 同Yb 杂量 的G VO :m 粉体 的荧光 光  掺 d 4 T

因此随着Y 的增 多 ,晶格常数 减小 ,由此 导致 晶面 间  b 距减 小 ,致使 衍射 峰 出现 的位 置稍 有增 大 。通 过 图 1   的结果还 可 以发现 ,掺Yb 后产物 的各个衍射 峰 强度  之
增大 。   2 2 掺杂 Y . b的 Gd O :i 的微 粒形貌  V 4T n 图2 为G VO :i和 掺杂Yb d 4n T 的Gd O4 i粉 体形 貌  V :n T

谱 。从 图3 的激发光 谱可 以看 出,激发峰均 为 宽带状 , a   呈现 双峰 ,双峰 所对应 的波长约 在2 4 3 5 m附* 。 6 和 0  a  
宽带状是 由于VO   受到激 发 ,产生 电荷迁移 跃迁 , 4   电子从 以配体( )轨 道特 征为主 的分子 轨道跃 迁到 以 O   金属 ( d V)轨道特 征 为主 的分子轨 道 ,产 生 宽带吸收 。   另 外 ,VO4- 身 从 基 态  (T ) 3本 A2 1到激 发 态  (T )   E  2,   A1 E , 1 E 有3 ( )    B ( ) 个激发 峰波长 ,分别 为2 5 0 , 。 6 ,3 1   3 8n 1 m处  ,而在本 实验激 发光谱 中 ,第 1 J 个峰较 为清  晰且 波长在2 4n 后2 峰则 由于 相隔太 *而发 生重  6  m, 个 叠 ,波 长为3 4a 0  m,所 以呈现双 峰 。而且 随着 Y 含 量  b 的增 加 ,激 发光 谱 的峰形 以及 波长 出现 的位 置基本 没 

的S M照片 。 E 由图可见 , 种粉 体颗粒形 态均 为* 球形 , 2   粒度较 均匀 ,在 8 i 0r m左右 。Y 的加入 对微粒 的形 貌  b
和尺寸基本没 有影响 。  

L  

L J 』 . u  
山 :     .
4  0 6O   8  0

有变 化 ,Y 含量与 激发光 谱 的谱 峰位置 的对应关 系如  b 表 2 示 。 实验 结果 发 现 ,Yb 所  含 量 为 1 %时提 高 了   G V 4 m的激 发光谱 强度 ,继 续增J Vb 量激发 光  d O: T J 含 L l 谱 强度呈先 增加后 降低 , 1 %时最小 。 b 0  m 在 0 图3 为3 0r   i

L 
I  . . .

I .l . l          0 I I  .
2 /) 0(   。

波 长 的 紫 外 光 激 发 条 件 下 , 不 同 掺 杂 Yb含 量 的  Gd VO4T : m发 射 光 谱 。从 发 射 光 谱  可 以看m , O ∞   如中 加 : 出     2    
G V :m和 掺杂Y 的G V :m都在4 1n d O4 T b d O4 T 8  m左右 处 

20  

有1 个很 强 的发射 峰 。 这个4 1i 长 的跃 迁是对应 于  8 m波 r
图 l 掺 杂Y 的Gd O :m粉 体 的X D图谱    b V 4 T R
Fi .  X RD  a tr     — o dGdVO4Tm  g1 p te nsofYb d pe   :

典型 的T m 蓝色特 征跃迁 , 即从  到 基态  的跃迁 。 G4 H6  

表 1 掺 杂 Y 的G VO :m晶格 常 数    b d 4 T
Ta e 1 La tc   bl   ti epar m e e sofYb- pe G dVO 4Tm   a tr    do d  :

& 
La tc   a a ee   ti ep r m tr Yb c n e ta in/   O c n r tO   o %  t ol
  ‘

岳  
a/ nm  bnm  / cnm  /

W a lngh nm  vee t/

图 2 Gd O :m和Yb 杂 G VO :m的S M形 貌 :   V 4 T 掺 d 4 T E  
Fg2 S M  a e f a G V 4 m a d() % Y - o e   i.   E i g s () d O :  n b 2 m o T bd pd
GdVO4Tm  :

图 3 不 同Y 掺杂 量 的 G V   m 粉 体 的荧 光光 谱  b dO: T
Fg3 E ct in ()a d e si ( )s e t   f G VO :T i.   xi t a o a n   mi o b p c a o   d 4 m  sn r
do di   fe e tY b  c c n r to   pe  ndif r n   ’ on e ta ins

第 1 期  1



晨等 : b 杂蓝色 荧光材 料 G V 4 m的 发光性 能  Y 掺 d O: T

· 0 9· 25  

表 2 激发 光 谱谱 峰 波长 与Y 含 量 的对 应关 系  b
Ta e 2 Rea i ns i   t e n  bl   lto h p bew e posto   fpe ksi e ia i n s e t a a     c c nt a i ns ii nso   a  n xct to   p c r   nd Yb on e r to  

由图中的发 光强度与Y 含 量 的关 系可见 ,Yb 含  b 抖
量 为1 %时发射光 谱 的强度 最高 , 继续增2 Y 含量发 光  1b

a m左 右 。  

2 1随着Yb 的加入 , 晶体 的各个衍 射峰 的强度 有所 

强度 呈先增加后 降低 ,与激发光谱具有 同样的规律 。  
这表 明掺入适量 的Y ,能有 效地提 高Gd 4 m  b VO : T

增 加 ,晶格常数 逐渐 减小 。   3  掺杂Y 的Gd O4 i粉 体在 紫外 光 区有 1 双  b V :n T 个 峰宽带激 发光谱 ,在3 0n 0  m波长 的紫外光激 发下发 出  
波长 为4 1n 8  m的蓝光 。利用Y 对 T b m进行 敏化作 用 ,   当Y ”含量 为1 b %时,G V   m的发光强 度最高 。但  dO: T 随着Y 含量 的增多 ,发光性 能降低 。 b  
参考 文 献  R frn e  eee c s

粉 体 的发光性 能 。 uWu X   等人首 先报 道在红光 (8     6 0r i m)
激 发 下 ,由 于 T  一Yb m  一T   反 向和 正 向能 量 传  m。的

递引起 的T  离子位置 为4 8i ,蓝色 上转换发 光  m 7  m时 r
显 著 增 强 【。而 本 实 验 用 3 0 a 6 】 0   m的 光 激 发 , 也 很 可 能 

是T mH— Y ¨一 T ¨的 反 向和 正 向 能 量 传 递 引起  b m T   m3的蓝色4 1m发光增 强 。由于T 发光 的强弱 取  8n m” 决于基质 与T m抖之间 的能量 传递有效性 以及与其他 非  蓝光 发射 的竞争 [,而 掺杂Y 的G V 4 m中没有 其  7 l b d O: T
他 非 蓝 光 发 射 的 竞 争 ,这 可 能 是 因 为Y 过 量 时 ,Y   b b

【】S ugS oY , o gSo gB ee a. o ra  ly n   l o n  o  i Jn  e n  a t 1J un l fAl sad   o o
C m o n sJ, 0 6 4 8 8 0 o p ud[ 20 , 0 : 9  ] 【】 i   a , u — n   u O t a  t i s ]2 0 , 9 l 6   2 B n Y n X e gS . p i l e a [ , 0 7 2 :  6 g Qi c Ma r l J 8 [】 oL l( 露 路) L n H i 海 ) Z a gYi ( 莹 ) 口. 3 Ma   uu毛 , i a林   ( ' h n  n 张 g   ,  

吸收能量 ,并 以热 的形式释放 出来 ,影 响T ”- Y ¨ m - b  -
一T m针以及v  与T 之 间的能量传 递 , O m  导致 非辐 射 

C i s o ra  L sr ( hn e un lf aes e e J o e国激光 ) 】20 , 45: 1  【 , 0 7 3()7 2 J 【】  hqn ( 时 清)H agJn黄 俊 )Z a g ia( 丽 艳) 4 XuS iig徐 , un   ( u , hn  y n张 L  
e a. c   p i   i c ( 学学 报) ]2 0 , () 2 5 t 1 t O t aSn a 光   A a c i 【 , 0 6 2 2: 2   J 【】 h u   , i  O t a  t il J, 0 5 2 : 4 6 5 Z o   H LnJ p i l e as ]2 0 , 7 1 2   Y . c Ma r [ 【】 uW u De i J , z n G t t 1C e   7 L tJ,   3 6 X   , ns   O e  e e a. h m P   et ] 1 9 ,  P    [ 9  
2 : l 03 21 

跃迁大于辐 射跃迁 ,产生杂质 猝灭 ,使得 发光 强度 大 
大降低 。  

3 结  论 
1 )用柠檬 酸 为络合 剂 ,溶 胶一 凝胶 法可 以制备 出  复合基质 的掺 杂Yb 的Gd O :m蓝色 荧光发 光粉体 , V   T  

【】 n mi , sb   , y t   t 1 T i oi  l []2 0 , 7 Mia   Utu oT MiaaTe  . hnS l Fi J, 0 3 T a d ms  
445 7   :3 7

其粉体颗粒 形态均 为* 球形 ,粒度较均匀 ,粒度在 8  0

Lu i e c nc   m n s e eCha a t r si  f r c e itco   Yb— pe   VO4Tm  ueLu ne c n   a e i l Do d Gd : Bl   mi s e tM t r a  
Xu Ch n,  i g H u n   eg n     e HeJn , a gW ia g

(i u nU ies y C e g u6  6 , hn ) Sc a   nv ri , h n d   1 0 5 C ia h t   0  

Ab ta t Na o r s l lelmiec n  tr lGd sr c: n cy t   u  u n s e t ab maei   VO4wa y te ie   ya ctaeg l( a   ssn h sz db    i t—e CG)meh d T ru h f o ecn es eta  r to . h o g   u r se c  p cr, l
XRD  n   a d SEM , h   u h rm a ea c m p e n i e a l i  ft   r tlsr t e t e a t o   d     o r he sv  naysso   c ysa  tucur,pa tce sz ,m o ph o y nd l ie c n epr p ris he ri l  ie r olg a  um n s e c   o e te   o  f Yb— o d Gd O4Tm .Th   e uls h w  h t t  p ri l  ie f Yb— o d GdVO4Tm i a u   0 m d pe   V : e r s t s o t a  he a ce sz  o   t d pe   : s bo t 8  a



Exctd  y 6 31   ie b  2 0~  0 nm 

u ta i l t a a in, h   - p d Gd O4Tm  n e isbrg tble fuo e c n e a d h st   ptm a  o riswhe   lr v o e  dito t e Yb do e   V r : ca   m t  i h  u   l rse c n   a  heo i l pr pe e   t nYb。 on e tai n  c c n rto  
a   o% . tlm l  

Ke   r :Gd y wo ds VO4Tm ; : Yb; u r s e es e to er s nstz   l f o e c nc  p c r m ty; e ii e

Bigrph o a y:Xu Ch n,Ca di t  o   a tr   e n dae f r M se ,Cole e ofM a e ilSce c   nd En n e i l g     t ra  in e a   gie rng Sih n Unve st c ua   i riy,Che d   0 5 ng u 61 06 ,P.R.  


Chia; re po di   n Co r s n ngAut r ho :Hu n   e g n Pr f s o ,E· a g W i a g, o e s r mai: m iyt t qc m l h l r @q .   t o



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