稀土鎢酸鹽發(fā)光材料晶體結(jié)構(gòu)與發(fā)光性能關(guān)系研究.pdf

1、本文利用雙空間法(倒易空間和正空間):X-射線粉末衍射結(jié)構(gòu)分析(PXRD)和對(duì)分布函數(shù)(PDF)微結(jié)構(gòu)分析技術(shù),對(duì)固相合成的稀土鎢酸鹽無機(jī)發(fā)光材料,Y2WO6:Eu3+,LiEu(WO4)2,NaEu(WO4)2和KEu(WO4)2進(jìn)行了結(jié)構(gòu)與發(fā)光性能的關(guān)系研究。
　　 PXRD用于研究結(jié)晶狀態(tài)下的物質(zhì)的粉末晶體結(jié)構(gòu),通過對(duì)衍射數(shù)據(jù)的指標(biāo)化、空間群確認(rèn)、結(jié)構(gòu)因子提取、直接法結(jié)構(gòu)解析the Direct Method或charge

2、 flipping方法、Rietveld結(jié)構(gòu)精修等步驟對(duì)未知結(jié)構(gòu)無機(jī)粉末材料進(jìn)行解析分析。我們利用添加礦化劑的固相反應(yīng)方法,合成了Y2WO6和Y2WO6:Eu3+兩種無機(jī)稀土發(fā)光材料。通過PXRD方法確定Y2WO6的晶體結(jié)構(gòu),并用Rietveld結(jié)構(gòu)精修Y2WO6:Eu3+的Eu3+的晶格占位。Y2WO6結(jié)構(gòu)是由立方[YO8]、三棱柱[WO6]、和三棱柱[YO6]三個(gè)多面體相互共邊組成。Y3+在Y2WO6結(jié)構(gòu)中占據(jù)兩個(gè)格位2a和2c(W

3、yckoff位置)。而Eu3+大部分占據(jù)在2a位置,因?yàn)槭?a位置的立方配位[YO8]的Y-O鍵長(zhǎng)比三棱柱配位[WO6]的Y-O鍵要長(zhǎng),故導(dǎo)致鍵強(qiáng)弱,屬易摻雜位。此材料能在紫外和藍(lán)光區(qū)域激發(fā)下,都能使Eu3+發(fā)出很強(qiáng)的紅光。晶體結(jié)構(gòu)和熒光光譜分析結(jié)果,這個(gè)現(xiàn)象是由于Eu3+主要占據(jù)了的2a位置,這個(gè)位置屬于立方配位[YO8]。
　　 PDF用于研究液態(tài)、玻璃態(tài)、其他非晶態(tài)結(jié)構(gòu)和有無序的結(jié)晶結(jié)構(gòu)。由于傳統(tǒng)的結(jié)晶學(xué)結(jié)構(gòu)分析只考慮了布

4、拉格峰的積分強(qiáng)度和位置,不能揭示由無序引起的彌散散射(包含微區(qū)結(jié)構(gòu)信息),所以在研究由于摻雜對(duì)稀土發(fā)光離子微環(huán)境的影響,PDF分析是有力的工具。此課題同樣利用固相法合成了LiEu(WO4)2,NaEu(WO4)2和KEu(WO4)2三個(gè)無機(jī)稀土發(fā)光材料,Rietveld結(jié)構(gòu)精修確認(rèn),三個(gè)結(jié)構(gòu)分別為L(zhǎng)iEu(WO4)2,NaEu(WO4)2為四方晶系,KEu(WO4)2為單斜晶系。通過熒光光譜分析LiEu(WO4)2,NaEu(WO4)2

5、有著同樣的發(fā)光性質(zhì),即能隙寬度和能量轉(zhuǎn)移的效率一致,歸結(jié)到晶體結(jié)構(gòu),可以說摻雜未對(duì)Eu3+配位環(huán)境產(chǎn)生影響。但是KEu(WO4)2在紫外區(qū)域的激發(fā)光譜要比LiEu(WO4)2,NaEu(WO4)2強(qiáng),我們從結(jié)構(gòu)上發(fā)現(xiàn),是由于KEu(WO4)2的Eu-O—W的鍵長(zhǎng)接近180°,然而,LiEu(WO4)2,NaEu(WO4)2只有140°。顯然LiEu(WO4)2,NaEu(WO4)2要比KEu(WO4)2能量傳遞效率低,也就是說前兩者的超

6、交換作用要比后者小。另外,我們發(fā)現(xiàn)KEu(WO4)2的超敏躍遷峰要比LiEu(WO4)2,NaEu(WO4)2的超敏躍遷峰寬,還有就是KEu(WO4)2的斯托克位移要比LiEu(WO4)2,NaEu(WO4)2的斯托克位移大1 nm,從PDF微結(jié)構(gòu)分析發(fā)現(xiàn),結(jié)合鍵價(jià)理論說明了這個(gè)現(xiàn)象主要由于KEu(WO4)2的Eu-O鍵長(zhǎng)要比LiEu(WO4)2,NaEu(WO4)2的Eu—O鍵短的緣故。LiEu(WO4)2,NaEu(WO4)2的Eu

7、-O是相同的,而且配位數(shù)也相同,導(dǎo)致了配位環(huán)境也相同。
　　 由于粉末結(jié)晶學(xué)認(rèn)為晶體是完美的周期性對(duì)稱的,得出的是完美周期性結(jié)構(gòu)。但是,就是在T=0K時(shí),由于布朗熱運(yùn)動(dòng),完美周期性結(jié)構(gòu)也會(huì)偏離周期性位置。所以,當(dāng)由于摻雜等引起的結(jié)構(gòu)偏移周期性和缺陷或者晶格動(dòng)力學(xué)是非諧函數(shù)情況下,往往對(duì)S(Q)(Q=4πsinθ／λ)做一個(gè)簡(jiǎn)單的傅里葉變換的PDF分析比粉末衍射譜含有更多的信息。
　　 本文通過PXRD和PDF雙空間法揭示