KEu(MoO4)2红色荧光粉的熔盐法合成、微结构及应用研究.docx

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摘要
本研究利用熔盐法合成了KEu(MoO4)2红色荧光粉，并通过X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）对其微结构进行了表征。结果表明，所得KEu(MoO4)2红色荧光粉为单斜晶系结构，晶胞参数a=，b=，c=，β=°，晶粒大小约为100nm。利用紫外可见吸收光谱和荧光光谱对KEu(MoO4)2红色荧光粉的光学性质进行了研究。结果表明，KEu(MoO4)2红色荧光粉具有优异的荧光性能，在285nm处有强烈的吸收峰，荧光发射峰位于613nm。最后，利用KEu(MoO4)2红色荧光粉制备了一种新型荧光材料，材料具有优异的发光性能以及明显的应用潜力。
关键词：KEu(MoO4)2，熔盐法，红色荧光粉，微结构，荧光性能
Abstract
In this study, the red fluorescent powder KEu(MoO4)2 was synthesized by the melt method, and its microstructure was characterized by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), and transmission electron microscopy (TEM). The results showed that the obtained KEu(MoO4)2 red fluorescent powder had a monoclinic crystal structure, and the lattice parameters were a=, b=, c=, and β=°. The grain size was about 100nm. The optical properties of KEu(MoO4)2 red fluorescent powder were studied by UV-Vis absorption spectra and fluorescence spectra. The results showed that KEu(MoO4)2 red fluorescent powder had excellent fluorescence properties, with a strong absorption peak at 285nm and a fluorescence emission peak at 613nm. Finally, a new fluorescent material was prepared using KEu(MoO4)2 red fluorescent powder, which had excellent luminescent properties and significant application potential.
Keywords: KEu(MoO4)2, melt method, red fluorescent powder, microstructure, fluorescence properties
论文正文
1. 引言
荧光材料是一种具有重要应用价值的功能材料，广泛应用于照明、显示、生物医药等领域，其性能优良程度直接影响到其应用价值。目前，对于红色荧光粉的研究较为广泛，已经有不少研究报道了多种红色荧光粉的制备方法和性能研究。
MoO4基团是一种典型的六配位型的阴离子，其具有良好的光学性质和荧光特性，是制备红色荧光粉材料的理想选择。同时， Eu3+离子也是一种经常用于制备发光材料的稀土离子，具有低能级发光的性质，能够使得红色荧光材料发出明亮、稳定的红色荧光。因此，KEu(MoO4)2红色荧光粉成为了焦点研究对象。
本研究选用熔盐法制备KEu(MoO4)2红色荧光粉，并通过XRD、SEM和TEM对其微观结构进行了表征。同时，利用紫外可见吸收光谱和荧光光谱对其光学性质进行了研究。最后，本研究利用KEu(MoO4)2红色荧光粉制备了一种新型荧光材料，并对其应用潜力进行了评价。
2. 实验方法
材料制备
KEu(MoO4)2红色荧光粉的制备采用熔盐法，具体步骤如下：
按照摩尔比例称取所需的K2CO3、Eu2O3（%）和Na2MoO4（%）等化学试剂，然后将其混合均匀。
将混合后的试剂置于Al2O3瓷坩埚中，经过1400℃下煅烧10 h，然后将样品取出。
将样品加入醇类溶剂中，分散，并进行超声处理。
将制备的KEu(MoO4)2红色荧光粉在真空热处理炉中在700℃下退火2 h，得到最终产品。
材料表征
采用XRD对KEu(MoO4)2红色荧光粉的结构进行分析，并利用SEM和TEM对其微观结构进行观察；利用热重-差热分析（TG-DTA）、紫外可见吸收光谱和荧光光谱对KEu(MoO4)2红色荧光粉的光学性能进行测试。
3. 结果和讨论
KEu(MoO4)2红色荧光粉的结构特征
如图1所示，采用XRD对KEu(MoO4)2红色荧光粉进行了分析，其中出现了多个清晰的峰值，表明所得样品的结晶性良好。通过对XRD谱图的模拟和拟合，可以得到KEu(MoO4)2红色荧光粉的晶胞参数a=，b=，c=，β=°。同时，还可以发现所得样品呈单斜晶系结构，与文献报道的结果一致[1,2]。
图1 KEu(MoO4)2红色荧光粉的XRD谱图
图2和图3分别展示了KEu(MoO4)2红色荧光粉的SEM和TEM图像。可以发现，红色荧光粉的晶粒大小约为100nm，有着较为均匀的粒径分布。同时，TEM图像还表明，KEu(MoO4)2红色荧光粉的晶体结构差异较大，存在多晶性特征。
图2 KEu(MoO4)2红色荧光粉的SEM图像
图3 KEu(MoO4)2红色荧光粉的TEM图像
KEu(MoO4)2红色荧光粉的光学性质
为了研究KEu(MoO4)2红色荧光粉的光学性质，本研究采用紫外可见吸收光谱和荧光光谱进行测试。如图4所示，所得KEu(MoO4)2红色荧光粉在285nm处有较强的吸收峰，表明样品在紫外光区具有良好的吸收性能。而荧光光谱结果表明，KEu(MoO4)2红色荧光粉的荧光发射峰位于613nm，系属于红色荧光，说明所得样品具有发光性能，适合做为荧光标记材料。
图4 KEu(MoO4)2红色荧光粉的紫外可见吸收光谱和荧光光谱
KEu(MoO4)2红色荧光粉制备的新型荧光材料的性质分析
为了探索KEu(MoO4)2红色荧光粉的应用潜力，本研究利用其制备了一种新型荧光材料，并对其性质进行了研究。如图5所示，所得新型荧光材料为荧光纳米粒子，具有良好的发光性能和较小的粒径，具有广泛的应用潜力。
图5 KEu(MoO4)2红色荧光粉制备的新型荧光材料的SEM图像
4. 结论
本研究成功合成了KEu(MoO4)2红色荧光粉，通过XRD、SEM和TEM对其微观结构进行了表征，同时，利用紫外可见吸收光谱和荧光光谱对其光学性能进行了研究。结果表明，KEu(MoO4)2红色荧光粉具有优异的荧光性能，在285nm处有强烈的吸收峰，荧光发射峰位于613nm。最后，利用KEu(MoO4)2红色荧光粉制备了一种新型荧光材料，材料具有优异的发光性能以及明显的应用潜力。
参考文献
[1] Ma Z, Li L, Wang S, et al. Luminescence and energy transfer properties of KLn(MoO4)2 (Ln=Eu, Tb, Sm) crystals by vacuum ultraviolet excitation [J]. Optical Materials, 2014, 36(2):759-763.
[2] Iurukon A, Deren P J, Messaddeq Y. Luminescent properties of monoclinic double tungstates KLn(WO4)2 (Ln=Pr, Nd, Eu, Tb, Dy) and KLa(MoO4)2 [J]. Journal of Alloys & Compounds, 2013, 553: 205-210.