CuAl2O4和CuAl2O4：Cr荧光粉的合成及发光机理研究

doi:10.19964/j.issn.1006-4990.2021-0162

摘要/Abstract

摘要：

采用温和的溶胶-凝胶法以酒石酸作为螯合剂制备了铝酸铜（CuAl₂O₄）和CuAl₂O₄：Cr荧光粉。X射线粉末衍射结果表明,铝酸铜干凝胶在800 ℃烧结获得了纯的立方相的铝酸铜,而CuAl₂O₄：Cr干凝胶烧结后为铝酸铜和三氧化二铬的混合相。元素组分与电荷态分析表明,铝酸铜和CuAl₂O₄：Cr荧光粉中不含其他杂质元素,且存在少量的吸附氧。扫描电镜分析表明,铝酸铜和CuAl₂O₄：Cr荧光粉的颗粒形状近似呈球形,每个大的颗粒由很多细小的晶粒组成,CuAl₂O₄：Cr荧光粉颗粒间的团聚现象较为明显。光学性质分析发现,CuAl₂O₄：Cr荧光粉颗粒间明显的团聚现象导致它的光学带隙值比铝酸铜小。采用255 nm的光激发CuAl₂O₄：Cr荧光粉,在690 nm处获得了一个强的荧光发射峰,主要归因于Cr³⁺中²E_g→⁴A_2g的跃迁。

关键词: 溶胶-凝胶法, 螯合剂, CuAl₂O₄, 荧光粉

Abstract:

CuAl₂O₄ and CuAl₂O₄：Cr phosphors were prepared by a mild sol-gel method with tartaric acid as chelating agent.The X-ray powder diffraction results showed that the CuAl₂O₄ xerogel sintered at 800 ℃ exhibited a pure cubic CuAl₂O₄ phase with high crystallinity,CuAl₂O₄：Cr phosphor after sintering of xerogels was a mixed phase of CuAl₂O₄ and Cr₂O₃.The analysis of elemental composition and charge state showed that the CuAl₂O₄ and CuAl₂O₄：Cr phosphors did not contain other impurity elements,and there was a small amount of adsorbed oxygen in the two samples.Scanning electron microscope analysis showed that the particles of CuAl₂O₄ and CuAl₂O₄：Cr phosphors were approximately spherical,and each large particle was composed of many fine grains.The agglomeration phenomenon among CuAl₂O₄：Cr phosphor particles was obvious than that of CuAl₂O₄.The optical properties analysis found that the agglomeration of CuAl₂O₄：Cr phosphor particles resulted in a smaller optical band gap than that of CuAl₂O₄.CuAl₂O₄：Cr phosphor stimulated at 255 nm,and a strong fluorescence emission peak was obtained at 690 nm,which was mainly attributed to the transition between²E_g and⁴A_2g in Cr³⁺.

Key words: sol-gel method, chelating agent, CuAl₂O₄, phosphor

中图分类号:

TQ131.21

班丽萍,马民. CuAl₂O₄和CuAl₂O₄：Cr荧光粉的合成及发光机理研究[J]. 无机盐工业, 2022, 54(1): 56-61.

BAN Liping,MA Min. Study on synthesis and photoluminescence mechanism of CuAl₂O₄ and CuAl₂O₄：Cr phosphors[J]. Inorganic Chemicals Industry, 2022, 54(1): 56-61.

图/表 9

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参考文献 14

[1]	赵文卿, 关荣锋, 王杏. 稀土荧光粉的制备技术研究与展望[J]. 无机盐工业, 2008, 40(10):8-11.
[2]	杨晓红. MgAl₂O₄:Ce荧光粉辐照合成及发光机理研究[J]. 无机盐工业, 2019, 51(9):30-35.
[3]	RYU H, BARTWAL K S. Investigations on luminescence character-istics of Eu and Cr codoped BaAl₂O₄[J]. Materials Chemistry and Physics, 2008, 111:186-189. doi: 10.1016/j.matchemphys.2008.04.007
[4]	葛东来, 范迎菊, 尹龙, 等. 连续在线原位ATR-FTIR技术测定介孔CuAl₂O₄对黄药的吸附[J]. 物理化学学报, 2013(2):149-154.
[5]	LV W, LIU B, QIU Q, et al. Synjournal,characterization and photoca-talytic properties of spinel CuAl₂O₄ nanoparticles by a sonochemical method[J]. Journal of Alloys and Compounds, 2009, 479:480-483. doi: 10.1016/j.jallcom.2008.12.111
[6]	TANGCHAROEN T, THIENPRASERT J T, KONGMARK C. Effect of calcination temperature on structural and optical properties of MAl₂O₄ (M=Ni,Cu,Zn)aluminate spinel nanoparticles[J]. Advan-ced Ceramics, 2019, 3:352-366.
[7]	HA L H, LANH P T, LONG N N, et al. Some physical properties of ZnAl₂O₄:Cr³⁺(Co²⁺) powders prepared by hydrothermal method[J]. Journal of Physics:Conference Series, 2009, 187.Doi: 10.1088/1742-6596/187/1/012053. doi: 10.1088/1742-6596/187/1/012053
[8]	MENON S G, HEBBAR D N, KULKARNI S D, et al. Facile synthe-sis and luminescence studies of nanocrystalline red emitting Cr:ZnAl₂O₄ phosphor[J]. Materials Research Bulletin, 2017, 86:63-71. doi: 10.1016/j.materresbull.2016.10.009
[9]	朱金剑, 张景成, 南军, 等. EDTA/CA对加氢处理催化剂性能的影响[J]. 无机盐工业, 2019, 51(7):85-88.
[10]	TENG Y, ZHOU J, KHISRO S N, et al. Persistent luminescence of SrAl₂O₄:Eu²⁺,Dy³⁺,Cr³⁺ phosphors in the tissue transparency win-dow[J]. Materials Chemistry and Physics, 2014, 147:772-776. doi: 10.1016/j.matchemphys.2014.06.018
[11]	PONMUDI S, SIVAKUMAR R, SANJEEVIRAJA C, et al. Facile fabrication of spinel structured n-type CuAl₂O₄ thin film with nano-grass like morphology by sputtering technique[J]. Applied Surfa-ce Science, 2019, 483:601-615.
[12]	KOCHUR A G, KOZAKOV A T, GOOGLEV K A, et al. Valence state of transition metal ions in Co₁-_xFe_xCr₂O₄(x=0.1,0.2,0.5) ce-ramics from X-ray photoelectron and Mössbauer spectroscopy data[J]. Journal of Alloys and Compounds, 2015, 636:241-248. doi: 10.1016/j.jallcom.2015.02.150
[13]	周元, 刘素芹, 梁英. 稳定的高可见光活性Ag₃PO₄/WO₃复合光催化剂[J]. 应用化学, 2013, 30(6):673-676.
[14]	LOU F H, BALLEXTYNE D W G. Visible and ultra-violet emission and absorption spectra of MgAl₂O₄:Cr[J]. Journal of Physics C:So-lid State Physics, 1968, 2(1):608-613.

2θ/（°）	FWHM/rad	d/nm	（hkl）	D/nm
31.470	0.669	0.284 04	（220）	12.20
37.051	0.695	0.242 43	（311）	11.92
45.155	0.498	0.200 63	（400）	17.08
55.903	0.332	0.164 34	（422）	26.79
59.747	0.620	0.154 65	（511）	14.61
65.879	0.727	0.141 66	（440）	12.88

2θ/（°）	FWHM/rad	d/nm	（hkl）	D/nm
31.022	0.648	0.285 69	（220）	12.58
36.685	0.663	0.244 77	（311）	12.48
45.041	0.492	0.201 11	（400）	17.29
55.569	0.316	0.165 46	（422）	28.10
59.363	0.643	0.155 56	（511）	14.06
65.531	0.723	0.144 23	（440）	12.92

[1]	吴兵党, 潘莹露, 赵勤政, 吴玮, 许晓毅, 黄天寅. 新型聚镧混凝剂的制备及其在低温低浊水中的深度除磷性能[J]. 无机盐工业, 2024, 56(2): 127-135.
[2]	冯彬, 刘晓凤, 姚鹏飞, 梁美奇, 隆金桥, 崔连胜. 白光SrMoO₄：Eu³⁺，K⁺@g-C₃N₄荧光粉的合成及其性能研究[J]. 无机盐工业, 2023, 55(8): 95-101.
[3]	张谌虎, 马毅, 朱山, 陈鹏, 王成勇, 李子文. 煤矸石螯合改性后对选矿废水中重金属离子吸附研究[J]. 无机盐工业, 2023, 55(4): 97-103.
[4]	张宇,祁晓玉,冯梦瑶,孙楠楠,赵翠莲. 电导率调控介孔二氧化硅增透膜透过性能的研究[J]. 无机盐工业, 2022, 54(8): 80-84.
[5]	宋智, 刘伯霞, 陈瑶瑶. FeWO₄/WO₃复合物的溶胶-凝胶合成及降解纺织染料废水研究[J]. 无机盐工业, 2022, 54(5): 131-137.
[6]	夏淼,聂轶苗,刘攀攀,王玲,刘淑贤,王森,王迎春,翟培鑫,刘朔宇. 溶胶-凝胶法制备氧化硅-氧化铝体系凝胶及合成过程研究进展[J]. 无机盐工业, 2021, 53(8): 8-14.
[7]	余天华,敖厚豫,黄启朋,吴静澜. 多级孔钛硅分子筛制备及其催化羟基化性能[J]. 无机盐工业, 2019, 51(9): 102-105.
[8]	杨晓红. MgAl₂O₄:Ce荧光粉辐照合成及发光机理研究[J]. 无机盐工业, 2019, 51(9): 30-35.
[9]	汪国明, 马学鸣, 伍平, 杨胜彬. 锌锰共掺杂铁酸铋磁性和光催化性能研究[J]. 无机盐工业, 2016, 48(9): 83-.
[10]	孙怀宇, 房威, 李雪. 铅-二氧化钛薄膜的制备与光催化性能研究[J]. 无机盐工业, 2014, 46(9): 75-.
[11]	李德贵, 张金磊, 覃铭, 邓玉萍. 氧化镧粉体的制备及其对晶粒粒度的影响[J]. 无机盐工业, 2014, 46(11): 21-.
[12]	朱建军, 姜德立, 魏巍, 谢吉民. 常压制备疏水型二氧化硅气凝胶及透光率分析[J]. 无机盐工业, 2013, 45(12): 21-.
[13]	张旺玺, 袁祖培, 王艳芝. 钇稳定纳米氧化锆的制备工艺研究[J]. 无机盐工业, 2012, 44(1): 22-.
[14]	伍媛婷, 王秀峰, 仝小飞. Pechini溶胶-凝胶法制备超细二氧化硅[J]. 无机盐工业, 2011, 43(6): 17-.
[15]	郝品, 黄剑锋, 曹丽云, 吴建鹏, 王培霖. pH对溶胶-凝胶法合成钛酸镍纳米晶的影响[J]. 无机盐工业, 2011, 43(2): 17-.

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