SrMoO4：0.05Eu3＋，0.05Gd3＋的制備及發(fā)光性能研究

霍涌前，陳小利，張謀真，石 蕾，劉啟瑞

（延安大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院，陜西 延安716000）

鉬酸鍶（SrMoO4）具有良好的物理化學(xué)穩(wěn)定性，在發(fā)光材料領(lǐng)域具有重要的潛在應(yīng)用價(jià)值。MoO2－4可以有效吸收紫外光，并傳遞給摻雜在鉬酸鹽基體中的稀土離子［1－2］。Eu3＋在紅光波段有較強(qiáng)的發(fā)射光譜，是當(dāng)前紅色稀土熒光粉中應(yīng)用最廣泛的稀土離子［3－5］。在紫外區(qū)，稀土離子Gd3＋的第一激發(fā)態(tài)和基態(tài)能級(jí)間的能量差大于30 000cm－1，在三價(jià)稀土離子中是最大的，能有效地吸收和傳遞能量，可作為優(yōu)良的激活劑和敏 化 劑［6－7］。因此，在無機(jī)材料中同時(shí)摻雜Gd3＋、Eu3＋時(shí)，其熒光光譜會(huì)出現(xiàn)Gd3＋敏化增強(qiáng)Eu3＋發(fā)光的現(xiàn)象［8－11］。

作者采用化學(xué)沉淀法、微波法、水熱法制備了SrMoO4：0.05Eu3＋，0.05Gd3＋熒光粉，并研究了其發(fā)光性能。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 試劑與儀器

Sr（NO3）2、Na2MoO4、Eu2O3、Gd2O3、無水乙醇，均為分析純，實(shí)驗(yàn)用水為超純水。

微波催化合成／萃取儀，北京祥鵠科技發(fā)展有限公司；XRD－7000型X－射線粉末衍射儀，日本島津公司；F4500型熒光分光光度計(jì)、TM－3000型掃描電子顯微鏡，日本日立公司；UPK／UPT系列超純水機(jī)，上海優(yōu)普實(shí)驗(yàn)有限公司。

1.2 樣品制備

1.2.1 Eu（NO3）3、Gd（NO3）3溶液的配制

在加熱條件下，用濃硝酸溶解Eu2O3、Gd2O3，制得Eu（NO3）3·6H2O、Gd（NO3）3·6H2O，分別配制成0.05mol·L－1的Eu（NO3）3和Gd（NO3）3溶液。

1.2.2 化學(xué)沉淀法制備SrMoO4：0.05Eu3＋

按照化學(xué)計(jì)量比稱取適量Sr（NO3）2、Na2MoO4，置于250mL燒杯中，加入適量0.05mol·L－1Eu（NO3）3溶液、100mL超純水、10mL無水乙醇，加熱至70～80℃，磁力攪拌下反應(yīng)2h，將沉淀抽濾，用超純水、無水乙醇洗滌數(shù)次，置于60℃真空干燥箱內(nèi)烘干。

同法制備SrMoO4：0.05Eu3＋，0.05Gd3＋。

1.2.3 微波法制備SrMoO4：0.05Eu3＋，0.05Gd3＋

稱取1.9047g Sr（NO3）2、2.4195g Na2MoO4置于250mL錐形瓶中，移取適量Eu（NO3）3、Gd（NO3）3溶液，加入100mL水、10mL無水乙醇，用微波催化合成／萃取儀在功率為700W、溫度為80℃下反應(yīng)120min，將沉淀抽濾，用蒸餾水洗滌數(shù)次，然后在60℃干燥箱中烘干，即得樣品。

1.2.4 水熱法制備SrMoO4：0.05Eu3＋，0.05Gd3＋

稱取1.9047g Sr（NO3）2、2.4195g Na2MoO4置于加熱釜中，加入20mL蒸餾水、5mL無水乙醇，移取適量Eu（NO3）3、Gd（NO3）3溶液加入其中，攪拌10 min后，密封，置于120℃真空干燥箱內(nèi)反應(yīng)2h后，自然冷卻，將沉淀抽濾，用蒸餾水洗滌數(shù)次，然后在60℃干燥箱中烘干，即得樣品。

1.3 樣品檢測(cè)

樣品的晶體結(jié)構(gòu)測(cè)試在X－射線粉末衍射儀上進(jìn)行，所用陽極金屬為Cu靶，Cuκα射線波長(zhǎng)0.15405 nm，陽極電壓40kV，掃描速度為8°·min－1，2θ掃描范圍為10°～75°。

樣品的熒光光譜測(cè)試在熒光分光光度計(jì)上進(jìn)行，激發(fā)光源為100W的Xe燈，狹縫寬1.0nm，掃描速度1 200nm·min－1。

樣品的形貌采用掃描電子顯微鏡觀察。

2 結(jié)果與討論

2.1 樣品的晶體結(jié)構(gòu)（圖1）

圖1 樣品的X－射線衍射圖譜Fig.1 XRD Patterns of samples

從圖1可以看出，3種方法制備得到的樣品的XRD譜圖與SrMoO4標(biāo)樣（JCPDS標(biāo)準(zhǔn)卡片08－0482）的特征衍射峰吻合，屬體心四方晶系，未觀察到其它雜相的衍射峰，說明Eu3＋、Gd3＋的摻雜并未影響SrMoO4的晶體結(jié)構(gòu)。

2.2 樣品的熒光光譜

2.2.1 SrMoO4：0.05Eu3＋的熒光光譜（圖2）

從圖2可見，SrMoO4：0.05Eu3＋的激發(fā)光譜由電荷遷移帶（CTB）和Eu3＋的f－f躍遷線組成。其中，峰值在294nm處的寬激發(fā)峰歸屬為Mo6＋－O2－和Eu3＋－O2－的電荷遷移帶。在367nm、389nm、400nm、420 nm、470nm、542nm處的一系列激發(fā)峰，分別歸屬于Eu3＋的7F0→5D4、7F0→5L7、7F0→5L6、7F0→5D3、7F1→5D2、7F1→5D1躍遷。

圖2 SrMoO4：0.05Eu3＋的熒光光譜Fig.2 Fluorescence spectra of SrMoO4：0.05Eu3＋

根據(jù)Eu3＋電子躍遷的一般定則，當(dāng)Eu3＋處在有反演中心的格位上時(shí)，將以5D0→7F1的磁偶極躍遷為主，發(fā)射橙光；當(dāng)Eu3＋處在有偏離反演中心的格位上時(shí)，將出現(xiàn)5D0→7F2電偶極躍遷為主，發(fā)射紅光。圖2中，在254nm波長(zhǎng)紫外光激發(fā)下，Eu3＋的最強(qiáng)發(fā)射峰的波長(zhǎng)為616nm，發(fā)射紅光，這表明Eu3＋處于偏離反演中心的格位。

2.2.2 SrMoO4：0.05Eu3＋，0.05Gd3＋的熒光光譜（圖3）

圖3 SrMoO4：0.05Eu3＋，0.05Gd3＋的熒光光譜Fig.3 Fluorescence spectra of SrMoO4：0.05Eu3＋，0.05Gd3＋

從圖3可見，以616nm作檢測(cè)波長(zhǎng)時(shí)，SrMoO4：0.05Eu3＋，0.05Gd3＋在260～350nm處寬激發(fā)峰由Mo6＋－O2－與Eu3＋－O2－電荷遷移帶、Gd3＋的8S7／2→6IJ躍遷激發(fā)峰重疊在一起，說明SrMoO4：0.05Eu3＋，0.05Gd3＋能有效地被紫外光激發(fā)。在254nm紫外光激發(fā)下，SrMoO4：0.05Eu3＋，0.05Gd3＋的發(fā)射光譜中出現(xiàn)Eu3＋的5D0→7F1（595nm）、5D0→7F2（616nm）躍遷發(fā)光峰，其中化學(xué)沉淀法制備的SrMoO4：0.05Eu3＋，0.05Gd3＋的發(fā)光強(qiáng)度強(qiáng)于SrMoO4：0.05Eu3＋的相應(yīng)發(fā)光峰，說明254nm紫外光激發(fā)時(shí)，出現(xiàn)Gd3＋敏化Eu3＋的發(fā)光作用；水熱法、微波法制備SrMoO4：0.05Eu3＋，0.05Gd3＋的發(fā)光譜中發(fā)光峰強(qiáng)度弱于SrMoO4：0.05Eu3＋的相應(yīng)發(fā)光峰，沒有出現(xiàn)Gd3＋敏化Eu3＋的發(fā)光作用，說明制備方法對(duì)SrMoO4：0.05Eu3＋，0.05Gd3＋的發(fā)光性能有很大影響。

2.3 樣品的形貌分析（圖4）

圖4 SrMoO4：0.05Eu3＋，0.05Gd3＋的掃描電鏡照片F(xiàn)ig.4 SEM Images of SrMoO4：0.05Eu3＋，0.05Gd3＋

從圖4可以看出，化學(xué)沉淀法、水熱法制備的SrMoO4：0.05Eu3＋，0.05Gd3＋熒光粉顆粒形貌比較規(guī)則，顆粒大小基本為1μm左右，微波法制備的熒光粉顆粒大小不均勻，形貌不規(guī)則。

3 結(jié)論

采用化學(xué)沉淀法、微波法、水熱法制備了SrMoO4：0.05Eu3＋，0.05Gd3＋熒光粉，其結(jié)構(gòu)屬體心四方晶系。在254nm紫外光激發(fā)下，化學(xué)沉淀法制備的Sr－MoO4：0.05Eu3＋，0.05Gd3＋的發(fā)光峰強(qiáng)度強(qiáng)于Sr－MoO4：0.05Eu3＋的相應(yīng)發(fā)光峰，可見，Gd3＋敏化增強(qiáng)了Eu3＋的發(fā)光。

［1］劉洋，余萍，肖定全，等.SrMoO4粉體的化學(xué)溶液沉積制備及其發(fā)光性能研究［J］.功能材料，2011，42（3）：385－387.

［2］戴沈華，劉云飛，呂憶農(nóng)，等.微波水熱法合成Eu3＋摻雜的SrMoO4紅色熒光粉［J］.南京工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2011，33（2）：1－5.

［3］王曉麗，楊智，何鋒，等.LaAlO3：Eu3＋的綠色化學(xué)合成及光譜性質(zhì)［J］.發(fā)光學(xué)報(bào)，2014，35（2）：172－177.

［4］何曉林，楊定明，胡文遠(yuǎn)，等.Li2ZnSiO4：Eu3＋紅色熒光粉的制備及其發(fā)光性能［J］.硅酸鹽學(xué)報(bào)，2014，42（3）：309－313.

［5］吳義炳，孫卓，阮凱斌，等.Ca0.88TiO3：0.12Eu3＋紅色熒光粉的結(jié)構(gòu)與發(fā)光性能［J］.發(fā)光學(xué)報(bào)，2014，35（8）：932－938.

［6］倪海勇，梁宏斌，王靈利，等.Na3GdSi2O7：Tb3＋熒光粉發(fā)光特性及Gd3＋→Tb3＋之間的能量傳遞［J］.發(fā)光學(xué)報(bào)，2013，34（8）：970－975.

［7］鄭成祥，梁利芳，金菊，等.NaLn4－x（SiO4）3F：xRE3＋（Ln＝La，Gd；RE＝Tb，Dy，Sm，Tm）熒光材料的發(fā)光性能［J］.發(fā)光學(xué)報(bào)，2013，34（11）：1462－1468.

［8］董巖，蔣建清，肖睿，等.（Y，Gd）BO3：Eu3＋熒光粉的合成及粒度控制［J］.中國(guó)稀土學(xué)報(bào)，2004，22（2）：201－205.

［9］盧旭東，姜承志，蘇會(huì)東，等.Eu3＋和Gd3＋共摻雜TiO2粉體的制備及催化活性［J］.硅酸鹽學(xué)報(bào)，2010，38（12）：2241－2246.

［10］余彩霞，劉應(yīng)亮，陽區(qū)，等.有序介孔Al2O3：RE3＋的制備及Gd3＋對(duì)Eu3＋的能量傳遞［J］.無機(jī)化學(xué)學(xué)報(bào)，2012，28（2）：352－356.

［11］趙惠玲，劉世香，王明文，等.Sr8Si4O12Cl8：（Eu3＋，M3＋）（M3＋＝Bi3＋，Gd3＋）中Eu3＋的敏化發(fā)光［J］.硅酸鹽學(xué)報(bào)，2007，35（5）：611－615.