实验24荧光粉Y2O2S∶Eu的高温合成.pptVIP

一 实验目的 三 实验步骤 四 结果和处理 * * NORTHWEST UNIVERSITY 化学实验教学中心 实验二十四 荧光粉Y2O2S:Eu的高温合成 发光材料是一类由基质组分掺杂少量所谓激活剂或以及敏活剂离子组成的功能材料。材料形态可以是超细粉体，如磷光粉；也可以呈晶体形态，例如闪烁晶体。发光材料广泛应用在照明、显示器以及医疗科技等领域。 本实验通过光致发光材料Y2O2S:Eu的合成与荧光性能测定，学习化学沉淀法制备掺杂前驱体化合物、高温分解制备材料的原理和操作，了解发光材料原理及其研究进展，学会应用磷光材料发射光谱和吸收光谱的测定技术。 二 实验原理 1. 发光机理 发光材料的发光本质，是由激活剂和敏活剂离子的电子结构特征来决定的。一般来说，d 区过渡金属离子的发光，源自其 d 电子产生的d-d；稀土金属离子的发光则源自其 d 电子和 f 电子产生的 d-f 和 f-f 跃迁。由于相同类型电子轨道间的跃迁，d-d 和 f-f 属于自旋禁阻跃迁，故这类发光较弱，而稀土离子的 d-f 则是自旋允许的，所以它们发光较强。另外，尽管基质对材料的发光没有本质的影响，但它们和激活剂一起决定发光的性质。一般说，激活剂以及敏活剂离子与基质环境之间作用越小，发光越接近气态单原子的发光，发射光谱的线性越好，就成为窄带发光材料；反之，发射带较宽，就是宽带发光材料。 本实验合成的发光材料，是以Eu3+为激活剂离子，其电子结构能基图、发射和激发光谱见下图，它是发射位于红色区域的窄带光谱。 Eu3+的电子能级 Y2O3:Eu3+的发射光谱的吸收光谱（Ex）和发射光谱（Em） Y2O2S:Eu是目前国内外彩色电视机的显像屏采用的主要红色荧光粉, 是一种高纯度的高温结晶物质,Y2O3S为发光基质材料,作为传递辐射能量的中间体; Eu是发光材料的激活剂。Ce、Fe、Co、Ni等杂质的含量不得超过一定的范围，否则将直接影响其发光性能(如光色、亮度、余辉等)，甚至根本不能发光。 原料制备,提纯 后处理 灼烧 配料 原料要有很高的纯度。含量极小杂质会使发光材料发光性能有明显变化。按杂质作用性质可分为：激活剂、共激活剂、敏化剂、猝灭剂和惰性杂质.所以,荧光粉的基本原料要经过特殊处理。 包括选粉、洗粉、包裹、筛选等工艺。这些环节常常直接影响荧光粉的二次特性. 2. 制备路线 发光材料的表示式一般都只写出基质和激活剂，如Y2O2S：Eu，激活剂的用量很少，一般为基质的10-5～10-2。除此外,常加有助熔剂,用量为基质的5%～25%,有时还加还原剂、疏松剂、电荷补偿剂等，配料一般分干法、湿法、半干湿法等。 基质组分间发生化学反应，从而形成某一晶体的基质；激活剂进入基质，使它处于基质晶格的间隙或置换晶格原子。灼烧是形成发光中心的关键步骤。灼烧条件(温度、气氛、时间等) 直接影响着发光性能的好坏。 Δ Y2O3S∶Eu红粉原料制备的有关反应如下: Y2O3 + Eu2O3 + H+ → Y3+ + Eu3+ + H2O Y3+ + Eu3+ + H2C2O4 → (Y,Eu)2(C2O4)3·xH2O (Y,Eu)2(C2O4)3·xH2O → (Y,Eu)2O3 + CO2 + CO + xH2O Na2CO3 + S → Na2S + Na2S + Na2Sx (高温下) (Y,Eu)2O3 + Na2S + Na2Sx → Y2O2S∶Eu［或(Y,Eu)2O2S］ 配料中要加助熔剂K3PO4, 用量是(Y,Eu)2O3 + S + Na2CO3总质量的5%左右。 3. 制备反应 稀土混合离子溶液的制备 称取1.0 g 的Y2O3，并按Y2O3 : Eu2O3 = 1:(0.062～0.07)的质量比配好料（实验室可配好一定浓度的EuCl3溶液，按计量量取EuCl3溶液体积），滴加4 mol·L-1 HCl，加热，搅拌，使其刚好溶解，需要时补充少量去离子水。再加热使过量的HCl回发降低溶液酸度后，用稀氨水将溶液的pH值调到2～3，并热至80℃待用。 2. (Y,Eu)2(C2O4)3·χH2O的制备 配制10%～15%的草酸溶液20 mL，热至80℃。将草酸溶液（按化学计量过量5%～10%）慢慢加到上述钇和铕的酸性溶液中(或者倒过来加)，不断搅拌，至沉淀完毕后再加入少量草酸。沉淀静置0.5h后抽滤或过滤，水洗至中性。过滤后将沉淀置于蒸发皿中在≤120℃下烘干。 3. (Y,Eu)2(C2O4)3·χH2O的煅烧