Zr 4+ 取代对Ba(Mg 1/3 Nb 2/3 )O 3 :Eu 3+ 荧光粉结构和荧光特性的影响
发布时间：2022-01-10 08:52
采用固相法制备了不同Zr4+取代量的(Ba0.97Eu0.03)(Mg（1–x）/3Nb2（1–x）/3Zrx)O3荧光粉,研究了Zr4+取代量对荧光粉的晶体结构以及荧光特性的影响规律。随着Zr4+取代量的增加,当x=0.05时,体系发生了从六方相到立方相的转变,发光行为有所减弱;当x>0.05时,体系为立方相,Zr4+的引入使BO6八面体扭转程度增强,能级简并消除,B—O成键范围变大,基质对近紫外光区域的光吸收增强,来源于基质的电荷迁移带强度增加,增强了对Eu3+的敏化作用,使稀土Eu3+在近紫外与蓝光区域的激发与发射均得到增强。Zr4+取代后,荧光粉的色坐标由从（0.658,0.342）移动到（0.642,0.358）,是一种适用于近紫外（395 nm） LED芯片激发的红...
【文章来源】：硅酸盐学报. 2020,48(09)北大核心EICSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
立方BMZxN的钙钛矿晶体模型
为了分析Zr4+取代量对B位有序度的影响，对低角度XRD谱进行了分析(如图2b所示)。从图2b可以看到，当x=0时，在2θ=17.7°处出现了代表1:2有序结构的超晶格衍射峰；随着Zr4+的加入，x=0.5时，在18.8°处出现代表1:1有序的衍射峰；x>0.5时，超晶格衍射峰消失，1:1有序的衍射峰逐渐增强。随着Zr4+取代量的增加，BMZxN:Eu体系发生了从1:2有序结构(x=0.00)、1:2有序结构与1:1有序结构共存(x=0.05)到1:1有序结构(x=0.10、0.15)的转换，这与Zhang等研究结果一致[13]。同时，x=0.05时，2θ=115°附近的(420)的衍射峰的劈裂现象消失，样品从六方相转变为立方相，随着Zr4+含量的增加体系的1:1有序度逐渐增加。为了进一步的分析BMZxN:Eu体系的晶体结构随Zr4+取代量增加的变化情况，对其XRD数据进行了Rietveld全谱拟合。图3a～图3d为BMZxN:Eu样品的XRD精修衍射图，表1为体系精修的参数和晶胞参数。精修结果的加权方差因子Rwp和方差因子Rp均在允许误差范围内。当x=0.05时，体系发生了从六方相到立方相的转变，晶胞参数逐渐增大，层间的B1—O、B2—O键长均增加，层与层之间的B—O键长之间的差值也逐渐增大，导致体系的1:1有序度逐渐增加，层间的八面体扭转程度增大。晶体结构发生转变的原因主要是Zr4+(0.072 nm)部分取代了B位的Mg2+(0.072 nm)和Nb5+(0.064 nm)后，阳离子之间的库仑排斥力减少，B1—O和B2—O的键长差异通过氧离子产生位移来调整，使得体系从1:2有序结构逐渐转变成1:1有序结构，八面体扭转程度增大[14]。
BMZxN(x=0.05,0.10,0.15)的B位离子分波态密度图和B位离子、氧离子总态密度图如图4所示。从图4a可以看出，BMZxN体系中Fermi能级附近成键主要由B位离子的d轨道和p轨道电子做出贡献。随着Zr4+取代量的增加，–5～0 eV范围的d、p轨道态密度重叠增大。从图4b可以看到，随着Zr4+取代量的增加，费米能级附近–7～–2 eV范围的电子分波态密度的重叠变宽，成键能量范围变宽，共价键性增强，电子产生跃迁几率增大，增强了紫外光区光吸收。图4 不同Zr4+取代量的Ba(Mg(1–x)/3Nb2(1–x)/3Zrx)O3的态密度图
【参考文献】：
期刊论文
[1]Si4+掺杂对橙红色荧光粉NaBaSixP1-xO4:Eu3+结构和发光性能的影响[J]. 左修源,陈永杰,耿秀娟,杨英,申秋,曹爽,王莹. 硅酸盐学报. 2017(04)
[2]Ba(Mg1/3Nb2/3)O3电子结构第一性原理计算及光学性能研究[J]. 沈杰,魏宾,周静,Shen Shirley Zhiqi,薛广杰,刘韩星,陈文. 物理学报. 2015(21)
[3]Eu3+/Tb3+/MoO42–掺杂钨酸钙体系荧光粉的结构及其发光性能[J]. 杨成钢,黄清明,林清桂,俞瀚,俞建长. 硅酸盐学报. 2015(01)
[4]橙红色荧光粉Ca3Y2（Si3O9）2:Eu3+的制备及发光性能[J]. 杨志平,梁晓双,赵引红,侯春彩,王灿,董宏岩. 硅酸盐学报. 2013(12)
本文编号：3580419
【文章来源】：硅酸盐学报. 2020,48(09)北大核心EICSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
立方BMZxN的钙钛矿晶体模型
为了分析Zr4+取代量对B位有序度的影响，对低角度XRD谱进行了分析(如图2b所示)。从图2b可以看到，当x=0时，在2θ=17.7°处出现了代表1:2有序结构的超晶格衍射峰；随着Zr4+的加入，x=0.5时，在18.8°处出现代表1:1有序的衍射峰；x>0.5时，超晶格衍射峰消失，1:1有序的衍射峰逐渐增强。随着Zr4+取代量的增加，BMZxN:Eu体系发生了从1:2有序结构(x=0.00)、1:2有序结构与1:1有序结构共存(x=0.05)到1:1有序结构(x=0.10、0.15)的转换，这与Zhang等研究结果一致[13]。同时，x=0.05时，2θ=115°附近的(420)的衍射峰的劈裂现象消失，样品从六方相转变为立方相，随着Zr4+含量的增加体系的1:1有序度逐渐增加。为了进一步的分析BMZxN:Eu体系的晶体结构随Zr4+取代量增加的变化情况，对其XRD数据进行了Rietveld全谱拟合。图3a～图3d为BMZxN:Eu样品的XRD精修衍射图，表1为体系精修的参数和晶胞参数。精修结果的加权方差因子Rwp和方差因子Rp均在允许误差范围内。当x=0.05时，体系发生了从六方相到立方相的转变，晶胞参数逐渐增大，层间的B1—O、B2—O键长均增加，层与层之间的B—O键长之间的差值也逐渐增大，导致体系的1:1有序度逐渐增加，层间的八面体扭转程度增大。晶体结构发生转变的原因主要是Zr4+(0.072 nm)部分取代了B位的Mg2+(0.072 nm)和Nb5+(0.064 nm)后，阳离子之间的库仑排斥力减少，B1—O和B2—O的键长差异通过氧离子产生位移来调整，使得体系从1:2有序结构逐渐转变成1:1有序结构，八面体扭转程度增大[14]。
BMZxN(x=0.05,0.10,0.15)的B位离子分波态密度图和B位离子、氧离子总态密度图如图4所示。从图4a可以看出，BMZxN体系中Fermi能级附近成键主要由B位离子的d轨道和p轨道电子做出贡献。随着Zr4+取代量的增加，–5～0 eV范围的d、p轨道态密度重叠增大。从图4b可以看到，随着Zr4+取代量的增加，费米能级附近–7～–2 eV范围的电子分波态密度的重叠变宽，成键能量范围变宽，共价键性增强，电子产生跃迁几率增大，增强了紫外光区光吸收。图4 不同Zr4+取代量的Ba(Mg(1–x)/3Nb2(1–x)/3Zrx)O3的态密度图
【参考文献】：
期刊论文
[1]Si4+掺杂对橙红色荧光粉NaBaSixP1-xO4:Eu3+结构和发光性能的影响[J]. 左修源,陈永杰,耿秀娟,杨英,申秋,曹爽,王莹. 硅酸盐学报. 2017(04)
[2]Ba(Mg1/3Nb2/3)O3电子结构第一性原理计算及光学性能研究[J]. 沈杰,魏宾,周静,Shen Shirley Zhiqi,薛广杰,刘韩星,陈文. 物理学报. 2015(21)
[3]Eu3+/Tb3+/MoO42–掺杂钨酸钙体系荧光粉的结构及其发光性能[J]. 杨成钢,黄清明,林清桂,俞瀚,俞建长. 硅酸盐学报. 2015(01)
[4]橙红色荧光粉Ca3Y2（Si3O9）2:Eu3+的制备及发光性能[J]. 杨志平,梁晓双,赵引红,侯春彩,王灿,董宏岩. 硅酸盐学报. 2013(12)
本文编号：3580419
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