烧结温度对长余辉发光材料Ca2Zn4Ti15O36:Pr3+光性能的影响

魏白光，吕秋月

(1.吉林化工学院 教务处，吉林 吉林 132022；2.吉林毓文中学，吉林 吉林 132012)

1 实验部分

1.1 试剂与仪器

利用荷兰帕纳科X′Pert PRD MPD型Cu靶X射线衍射仪测定样品的XRD图谱,测量角度为20°～80°；Raman光谱在inVia型激光共焦拉曼光谱仪上测量，以氦-氖离子激光器为激发光源，功率50 mw，扫描步长1 cm-1，扫描范围100～1 200 cm-1；采用荷兰菲利普Fecnai G22D型透射电子显微镜(TEM)，对样品形貌进行分析，加速电压为200 kV.激发光谱和发射光谱由Cary.Eelipse型荧光分光光度计测量.

1.2 实验过程

在一定量的乙二醇(分析纯)中加入适量的柠檬酸放入大烧杯中混合,搅拌至柠檬酸完全溶解，在磁力搅拌下逐滴加入25.5 mL的钛酸四丁酯(分析纯)，溶液逐渐变得浑浊.充分搅拌一段时间后溶液呈现乳白色膏状，此为A.称取0.6%mol的Pr3+和0.6mol%的Na+(本实验用的为Pr6O11和NaNO3)，用HNO3(分析纯)溶解后，再按计量比称取ZnO(分析纯)倒入其中搅拌至完全溶解，此为B溶液.用2.36 g的Ca(NO3)2(分析纯)与定量去离子水混合成Ca(NO3)2(分析纯)溶液，待全部溶解后与B溶液混合，此为C溶液.静止一段时间.在磁力搅拌下将C溶液缓慢滴入A中，溶液逐渐变为黄色透明液体，停止搅拌，开始在100 ℃下加热.加热一段时间后溶液逐渐变淡，变为无色透明溶液.继续加热，直到开始冒大量黄烟，黄烟过后逐渐形成黑褐色前驱体.在300 ℃下干燥2 h，分别在600 ℃、700 ℃、800 ℃、900 ℃、1 000 ℃、1 050 ℃温度下加热22 h,得白色粉末目标样品.

2 结果与讨论

2.1 XRD结果分析

2θ/(°)图1 Ca2Zn4Ti15O36Pr0.6%干凝胶在不同温度下的XRD衍射图谱

以上数据是由Scherrer公式计算所得.800 ℃开始形成完整的物相，由表1可以看出，随着温度的升高，900 ℃时晶粒尺寸变小，1 000 ℃以后晶粒尺寸又变大，这时由于纳米材料的比表面积越来越大，发生了团聚现象.

表1 Ca2Zn4Ti15O36Pr0.6%干凝胶在不同温度下煅烧22 h后的晶粒尺寸

2.2 Raman结果分析

Raman shift/cm-1图2 Ca2Zn4Ti15O36Pr0.6%在不同温度下的拉曼图谱

2.3 透射电子显微镜(TEM)结果分析

图3 Ca2Zn4Ti15O36Pr0.6%的透射电镜图

2.4 激发和发射光谱分析

Wavelength/nm图4 不同温度下Ca2Zn4Ti15O36Pr0.6%的激发光谱

Wavelength/nm图5 不同温度下Ca2Zn4Ti15O36Pr0.6%的发射光谱

3 结 论

(2) 在拉曼光谱中随温度升高，谱峰发生红移，即谱峰向高频率处偏移，这其中的原因是，因为Pr3+进入到Ca2Zn4Ti15O36的晶格中形成了固溶体后，使平均分子量增大了，而谱峰的振动频率和金属离子的质量是相关的.