稀土离子掺杂的硅酸钡发光材料的合成与表征

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---------------------------------------------------------------范文最新推荐------------------------------------------------------稀土离子掺杂的硅酸钡发光材料的合成与表征摘要：本以Na2SiO3•9H2O和BaCl2为原料，采用高温固相法制备了稀土离子(Eu3+)掺杂BaSiO3的发光材料。使用X-射线粉末衍射仪检测样品的结构、荧光光谱仪检测荧光性能的表征，并对结果进行分析。XRD分析结果表明制备的稀土离子(Eu3+)掺杂的BaSiO3发光材料均为正交晶系结构；荧光分析结果表明随稀土离子掺杂浓度的增加，荧光的发射强度均呈现增强，掺杂Eu3+离子浓度为5%时，样品发光强度最强。12153关键词：硅酸钡；稀土离子；发光材料；高温固相Thesynthesisandcharacterizationrareearthionsdopedbariumsilicateofluminescent9/9 ---------------------------------------------------------------范文最新推荐------------------------------------------------------materiaAbstract:ThispapertakesNa2SiO3•9H2OandBaCl2asrawmaterialsbyhightemperaturesolid-statemethod,preparationofrareearthion(Eu3+)dopedBaSiO3luminescentmateria.UsingX-raypowderdiffractometer,fluorescencespectrometertestmethodforcharacterizationofstructureandfluorescencepropertiesofthesampleandanalysistheresults.XRDanalysisshowsrareearthion(Eu3+)dopedBaSiO3areOrthogonalcrystalsystemstructureofluminescentmaterials.Fluorescenceanalysisresultsshowedthatastherareearthionconcentrationincreases，fluorescenceemissionintensityincrease,whendopedwithEu3+ionsconcentrationof5mol%,sampleilluminationarethestrongest.KeyWords:Bariumsilicate;Rareearthdoped;Luminescentmaterial;hightemperaturesolid-state9/9 ---------------------------------------------------------------范文最新推荐------------------------------------------------------method目录摘要1引言11实验部分31.1仪器与试剂31.2实验方法41.2.1药品的计算与称量41.2.2药品处理41.2.3样品检测4硅酸钡(BaSiO3)又称为硅氧化钡。英文名：Barium9/9 ---------------------------------------------------------------范文最新推荐------------------------------------------------------silicate密度：4.399g/cm3(上标)；熔点：1604℃9/9 ---------------------------------------------------------------范文最新推荐------------------------------------------------------；折射率：1.673。硅酸钡是无色结晶粉末，正交晶结构。由阴阳离子以强共价性离子键结合，具有良好的热稳定性和化学稳定性，透光及结晶性能优异，而且原料来源广泛，价格低廉。本次实验由Na2SiO3•9H2O和氯化钡(BaCl2)通过机械混合充分研磨后在1000℃的电阻箱中煅烧2小时合成硅酸钡(BaSiO3)基质，探究硅酸钡(BaSiO3)基质对Eu3+发光性能的影响。物质内部以某种方式吸收能量，将其转为光辐射的过程称为发光，将受外界激发而发光的固体物质称为发光材料。它们可以单晶、粉末、薄膜或非晶体等形态使用，其主要组分是稀土金属的化合物和半导体材料，与有色金属关系十分密切。发光的类型根据激发的方式，通常可以分为由光的照射引起的光致发光，气体放电或者固体受电作用引起的电致发光，核辐射的照射引起的放射线发光，电子束的轰击引起的阴极射线发光，X射线的照射引起的X射线发光，机械压力引起的摩擦发光，化学反应引起的化学发光，生物过程引起的生物发光。稀土元素具有优异的光、电、磁和催化性能，在许多领域得到重要的应用，被称为21世纪的新材料[2]。由于稀土离子掺杂的发光物质的优异特性，使得稀土元素成为近年来材料学的研究热点。稀土离子的发光来源于未填满的4f层的电子跃迁，4f电子被完全填满的外层5s和5p电子所屏蔽，晶体场对谱线位置的影响比较小，因而晶体场中的能级通常类似于自由原子的能级，呈现分离能级，f-f跃迁发射光谱均是线状光谱。在发光材料中，4f能级的跃迁主要归属于稀土离子的磁偶极或者电偶极跃迁。f-f的电偶极跃迁是被部分允许的，所以对晶体场的对称性十分敏感。对磁偶极跃迁，晶体场对称性的影响并不显著。若稀土原子在晶体场中占据反演对称格位，则4fn的电偶极跃迁将被完全屏蔽[3]。9/9 ---------------------------------------------------------------范文最新推荐------------------------------------------------------恒温磁力搅拌器(巩义市予华仪器有限责任公司SZCL型仪器)；电子天平FA1104W(上海青精密科学仪器有限公司)；玻璃仪器烘干器(河南省巩义市英峪予华仪器厂予华牌KQ-B型)；超声波清洗器(昆山市超声仪器有限公司)。药品：Na2SiO3•9H2O，相对分子质量：284.22，分析纯，汕头金砂化工厂生产；氯化钡(BaCl2)，相对分子质量：244.31，分析纯，天津市津化化学试剂厂；氧化铕(Eu2O3),性状：浅粉红色粉末，相对分子质量：351.92,国药集团化学试剂有限公司。1.2实验方法1.2.19/9 ---------------------------------------------------------------范文最新推荐------------------------------------------------------药品的计算与称量按照Eu的摩尔百分比，此实验分为6组。通过计算：Eu的摩尔百分比m(Na2SiO3•9H2O)/gm(BaCl2)/gm(Eu2O3)/g0%0.56840.488601%0.56270.48370.0035192%0.55700.47880.0070383%0.55130.47390.010564%0.54570.46910.014085%0.54000.46410.017561.2.29/9 ---------------------------------------------------------------范文最新推荐------------------------------------------------------药品处理将称取的药品分别加入到6个烧杯中，添加适量的蒸馏水并用玻璃棒搅拌均匀，搅拌均匀后将烧杯放入电热恒温鼓风干燥箱中干燥24h。24h后从干燥箱取出烧杯，将烧杯的药品分别放入6个25ml的坩埚中，在箱式电阻炉中以1000℃的温度煅烧2h,煅烧完成后取出药品并检测。1.2.3样品检测将上述制得的白色粉末，分别使用X-射线粉末衍射仪器和荧光分光光度计进行表征。29/9 ---------------------------------------------------------------范文最新推荐------------------------------------------------------结果与讨论2.1X射线衍射分析利用X-射线粉末衍射(XRD)对样品的固相结构进行分析，图1为Ba(1-x)SiO3：xEu3+系列产品与BaSiO3标准卡片的X-射线衍射(XRD)谱图。由图可知Ba(1-x)SiO3：xEu3+系列样品在2θ=25.7°，25.9°，31.7°，46.8°，49.5°出现的衍射峰数据与BaSiO3标准晶相衍射卡(JCPDSPDF#26-1402)一致，分别对应于(111)，(130)，(200)，(160)，(042)晶面，表明所得的Ba(1-x)SiO3：xEu3+系列样品属于正交晶系，晶胞参数a=5.618nm，b=12.445nm，c=4.582nm对比BaSiO3标准晶相衍射卡，所测样品的XRD衍射峰有微小的偏移，这可能与所使用的方法相关，晶胞内有羟基导致晶格在某个方向上拉长，表现在某些衍射峰峰位发生偏移。随着Eu3+离子浓度增加，衍射峰的个数、峰位、强度及半峰宽等均无显著变化，说明Eu3+离子浓度在所研究范围内，对BaSiO3的晶型、结晶度、粒子大小等都没有显著影响。[10-14]稀土离子掺杂的硅酸钡发光材料的合成与表征(3):9/9