| GdPO4:Sm3+荧光粉的焙烧温度和掺杂浓度的优化及发光和磁性能 |
| GdPO4:Sm3+ phosphor:Optimization of calcination temperature and doping concentration and fluorescence and magnetic properties |
| 作者 | 单位 | E-mail | | 吴锦绣 | 内蒙古科技大学材料与冶金学院, 包头 014010
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内蒙古自治区稀土湿法冶金与轻稀土应用重点实验室, 包头 014010 | m13674773965@163.com | | 王倩倩 | 内蒙古科技大学材料与冶金学院, 包头 014010
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内蒙古自治区稀土湿法冶金与轻稀土应用重点实验室, 包头 014010 | | | 吴宝龙 | 内蒙古科技大学材料与冶金学院, 包头 014010
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内蒙古自治区稀土湿法冶金与轻稀土应用重点实验室, 包头 014010 | | | 柳召刚 | 内蒙古科技大学材料与冶金学院, 包头 014010
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内蒙古自治区稀土湿法冶金与轻稀土应用重点实验室, 包头 014010 | | | 胡艳宏 | 内蒙古科技大学材料与冶金学院, 包头 014010
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内蒙古自治区稀土湿法冶金与轻稀土应用重点实验室, 包头 014010 | | | 齐源昊 | 内蒙古科技大学材料与冶金学院, 包头 014010
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内蒙古自治区稀土湿法冶金与轻稀土应用重点实验室, 包头 014010 | | | 张晓伟 | 内蒙古科技大学材料与冶金学院, 包头 014010
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内蒙古自治区稀土湿法冶金与轻稀土应用重点实验室, 包头 014010 | | | 冯福山 | 内蒙古科技大学材料与冶金学院, 包头 014010
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内蒙古自治区稀土湿法冶金与轻稀土应用重点实验室, 包头 014010 | | | 李健飞 | 内蒙古科技大学材料与冶金学院, 包头 014010
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| 摘要: 以GdPO4为基质,Sm3+为激活剂,采用水热法合成了纳米荧光粉前驱体,分别在800、900、1 000、1 100和1 200℃下焙烧,得到一系列GdPO4:Sm3+荧光粉。首先探究了GdPO4:Sm3+的最佳焙烧温度;其次研究了Sm3+掺杂浓度对GdPO4:Sm3+荧光性能的影响;最后研究了GdPO4:2% Sm3+的高温荧光性能和磁性能。使用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、磁强计和荧光分光光度计(FL)对荧光粉的晶体结构、形貌、发光和磁性能进行了表征。结果表明:荧光粉的晶体结构由前驱体六方晶系GdPO4·H2O:Sm3+变为单斜晶系的GdPO4:Sm3+,形貌由纳米棒变为无规则块体。当焙烧温度为1 000℃,Sm3+掺杂浓度为2%时,荧光粉的发光强度和荧光寿命达到最大值。GdPO4:2% Sm3+中Sm3+之间能量传递类型为电偶极-电偶极相互作用,能量传递的临界距离为1.646~1.884 nm。最佳样品GdPO4:2% Sm3+有优异的热稳定性,热猝灭活化能为-0.157 eV,且具有良好的顺磁性,质量磁化率为1.22×10-4 emu·g-1·Oe-1。 |
| 关键词: GdPO4:Sm3+ 焙烧温度 浓度猝灭机理 发光性能 磁性能 |
| 基金项目: 国家自然科学基金(No.51965053，51634005)和内蒙古自然科学基金(No.2021LHMS05018)资助。 |
| Abstract: Nano-phosphor precursors were synthesized with GdPO4 as the matrix and Sm3+ as the activator using the hydrothermal synthesis method. The precursors were calcinated at 800, 900, 1 000, 1 100, and 1 200℃ respectively, thus obtaining GdPO4:Sm3+ phosphors. Firstly, the optimal calcination temperature of GdPO4:Sm3+ was optimized. Then the effect of Sm3+ doping amount on the fluorescence properties of GdPO4:Sm3+ was studied. The hightemperature fluorescence and magnetic properties of the best product were studied in detail. The crystal structure, morphology, luminescence, and magnetic properties of the phosphors were characterized using an X-ray diffractometer (XRD), scanning electron microscope (SEM), magnetometer, and fluorescence spectrophotometer (FL). The results indicate that the crystal structure of phosphors was changed from the precursor GdPO4·H2O:Sm3+ in the hexagonal crystal system to GdPO4:Sm3+ in the monoclinic crystal system. The morphology was changed from nanorods to like-sphere particles. The luminous intensity and phosphorescence lifetime of the phosphors attained their highest levels when the calcination temperature was 1 000℃ and the Sm3+ doping concentration was 2%. The type of energy transferred between Sm3+ in GdPO4:2%Sm3+ was electric dipole-electric dipole interaction, and the critical distance of energy transfer was about 1.646-1.884 nm. The optimal product GdPO4:2%Sm3+ had excellent thermal stability, with the thermal quenching activation energy as -0.157 eV. Moreover, it had good paramagnetism, with a mass susceptibility of 1.22×10-4 emu·g-1·Oe-1. |
| Keywords: GdPO4:Sm3+ calcination temperature quenching mechanism of concentration fluorescence properties magnetic properties |
| 投稿时间：2022-06-06 修订日期：2023-04-25 |
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| 吴锦绣,王倩倩,吴宝龙,柳召刚,胡艳宏,齐源昊,张晓伟,冯福山,李健飞.GdPO4:Sm3+荧光粉的焙烧温度和掺杂浓度的优化及发光和磁性能[J].无机化学学报,2023,39(6):1179-1192. |
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