美合日古丽·麦麦提，阿依吐尔逊·阿布都热依穆，吐沙姑·阿不都吾甫，艾尔肯·斯地克*

（1.新疆师范大学 物理与电子工程学院，新疆 乌鲁木齐 830054；2.新疆矿物发光材料及其微结构实验室，新疆 乌鲁木齐 830054）

合成时间对Na8Al6Si6O24Cl2：5%Eu3+，5%Tb3+发光强度的影响

美合日古丽·麦麦提1，2，阿依吐尔逊·阿布都热依穆1，2，吐沙姑·阿不都吾甫1，2，艾尔肯·斯地克1，2*

（1.新疆师范大学 物理与电子工程学院，新疆 乌鲁木齐 830054；2.新疆矿物发光材料及其微结构实验室，新疆 乌鲁木齐 830054）

采用高温固相法合成Na8Al6Si6O24Cl2：5%Eu3+，5%Tb3+发光材料，研究不同合成时间对该材料发光强度的影响。XRD结果显示，稀土离子掺杂时，3-6h范围内合成时间的变化对方钠石晶体结构没有影响。在256 nm光激发下，测不同合成时间下的发射光谱，可以观察到随着合成时间的增加，发光强度逐渐增强，到达5h时，616 nm对应的5D0→7F2跃迁最大，发光强度最强。此时样品颜色相应的色坐标值为（0.6309，0.3382），色纯度为90.8%，相对亮度为99.93%。之后随着合成时间的增加反而逐渐减弱。

Na8Al6Si6O24Cl2；5%Eu3+；5%Tb3+；发光强度；合成时间

方钠石是一种含氯的钠铝硅酸盐矿物，化学式为Na8Al6Si6O24Cl2。方钠石发光材料具有性能稳定、无毒、耐水性强等特点［1］。天然方钠石所含的杂质较多，将稀土元素掺杂可以得到发光强度较好的发光材料。研究以方钠石为基质，以稀土离子为激活剂的发光材料很有前途，所以方钠石的合成逐渐受到人们的极大关注。方钠石的合成方法有高温固相法，水热合成法，硅铝凝胶法［2-3］。一般发光材料的发光性能通过改变基质中掺杂的稀土激活剂的种类和浓度来调节。为了深入探究方钠石发光材料，不同科研小组对该体系进行了研究。Aziguli等采用水热合成法研究Eu3+掺杂方钠石荧光材料的合成及发光特性［4］论述了较好的红色荧光粉。阿依吐尔逊等对Tb3+掺杂方钠石荧光粉的制备及发光性质方面进行了研究论述了三基色材料的绿色组分［5］。王雅静等对Eu3+、Tb3+共掺杂NaY（MoO4）2材料的制备及发光性能进行了研究并论述了Tb3+对Eu3+的敏华作用及能量传递过程［6］。徐立海等研究Al18B4O33：Eu，Tb单基双掺杂荧光粉的制备及发光性能中实现了绿色和红色的调控［7］。文章采用高温固相法合成了以方钠石为基质，以稀土离子Eu3+，Tb3+为激活剂的发光材料，其中Tb3+为敏化剂能使Eu3+的发光强度增强，提高色纯度。改变合成时间来讨论合成时间对发光强度的影响，得到了高效率、低成本的橙红色方钠石发光材料。

1 实验

1.1 样品的制备

准确称取一定量的无水Na2CO3、Al2O3、SiO2、NaCl、Eu2O3和TbF3。在玛瑙研本中磨成细粉末。然后把粉末装入坩埚内放入箱式电阻炉中以900℃分别合成3h、4h、5h、6h。之后只断开箱式电阻炉的电源，不打开炉门，再过12小时样品在里面自然冷却至室温后取出重新研磨制得荧光粉试样。

1.2 样品的表征

样品的XRD谱由日本SHIMADZUXRD-6100型X射线衍射仪测量得到，步速为5.0000（deg/min），θ变化范围为10-70。通过采用英国EDINBURGH INSTRUMENTSFLS920系列稳态/瞬态荧光光谱仪测出样品的激发光谱和发射光谱，测量范围为200nm-800nm。采用EX-1000型荧光粉激发光谱与热猝灭分析系统（杭州远方光电信息股份有限公司）测量样品的色坐标。所有的测量操作都在同样的条件下进行的。

2 结果与讨论

2.1 样品的X射线衍射（XRD）分析

图1是合成时间为3-6h内，5%Eu3+和5%Tb3+共掺杂方钠石的XRD谱图。如图所示，该样品的衍射峰位置和相对强度均与方钠石ICCD标准卡片37-0476的数据一致。结果表明，共掺杂5%Eu3+和5%Tb3+后不改变方钠石晶体结构。

图1 合成时间不同的5%Eu3+，5%Tb3+：Na8Al6Si6O24Cl2的XRD图

2.2 样品的光谱分析

图2所示为样品在室温下616nm检测下的激发光谱，图中存在一处宽峰及一组锐线峰，对结果分析可知，不同合成时间下得到的样品具有相似的特征谱线。256nm附近的宽谱带对应于Eu3+→O2-电荷跃迁，它是O2-的过渡电子2p跃迁到Eu3+的空的4f轨道上。由于受到外层的5s和5p电子屏蔽，f-f跃迁产生线性激发峰。在320nm，362nm，377nm，和395nm存在锐线峰分别对应于（395nm）的多重激发态的内在转换。随着合成时间的增加，样品的吸收峰逐渐增强，当合成时间为5h时最强，之后逐渐减弱。

图2 不同合成时间下制备的Na8Al6Si6O24Cl2：5%Eu3+，5%Tb3+样品的激发光谱图

图3为Na8Al6Si6O24Cl2：5%Eu3+，5%Tb3+荧光粉在室温下用λ=256nm紫外光激发时的发射光谱，由图可见，改变合成时间不影响光谱中发射峰的位置和形状，但对峰值大小有很大影响。光谱591nm，616nm，624nm，658nm，689nm，702nm处分别存在发射峰。其中，591nm处为Eu3+的5D0→7F1跃迁，是616nm和624nm处为Eu3+的5D0→7F2跃迁，658nm处也有较弱的发射峰来自于5D0→7F3，689nm和702nm处为5D0→7F4跃迁。与关荣峰等研究CaMoO4：Eu3+，Bi3+,Li+红色荧光粉的共沉淀制备与表征［8］得出的发射光谱在702nm附近的发射峰没有明显的变化。但在文章研究中发现随着合成时间的改变，702nm处的峰也有明显的变化。根据晶体中稀土离子4f组态内跃迁理论，当稀土离子处于反演对称中心的格位时磁偶极跃迁占主导；处于无反演中心的格位时，电偶极跃迁占主导。图中的主发射峰位于616nm，属于Eu3+的电偶极跃迁发射峰，并且强度明显高于591nm处的磁偶极跃迁发射，说明Eu3+占据无反演对称中心的格位。且电偶极跃迁发生劈裂，说明Eu3+处于对称中心，部分偏离对称中心，样品存在多个发光中心，发出橙红色光。

发光强度随着合成时间的增加逐渐增强到达t=5h时发射峰值最大，之后随着合成时间的继续增加发光强度逐渐下降。合成时间对荧光粉发光强度的影响显著，合成时间过少或过多不利于激离子Eu3+，Tb3+进入晶格，使其不能发生反应或反应不充分。所以3-6h选为研究范围，找出5h为最佳合成时间。随着合成时间的增加616nm对应的5D0→7F2跃迁发射迅速增强，说明随着合成时间的增加，更多的Eu3+占据了无反演中心格位，而在702 nm处的5D0→7F4跃迁发射也明显增强，占据反演中心格位的离子也增多。其中5D0→7F2跃迁相对变化大。

图3 不同合成时间的Na8Al6Si6O24Cl2：5%Eu3+，5%Tb3+样品的发射光谱图

2.3 色坐标分析

对于发光材料通常会用发光颜色来描述。由于心理和生理方面的影响，人们对颜色的感官不会完全相同。要定量地对一种颜色进行描述，并用物理方法代替人眼来测量颜色，就要用到色度图。一般用（x，y）来表示一种颜色。图4为室温下合成时间为5h的Na8Al6Si6O24Cl2：5%Eu3+，5%Tb3+样品的色坐标图。本样品的色坐标值为（0.6309，0.3382），与Aerzuguli采用水热反应法合成的Eu3+掺杂的方钠石荧光材料相应的色坐标值（0.6136，0.3377）相比，本样品的色坐标值更接近了NTSC（Nationnal Television Systems Committee）规定的标准红色坐标值（0.67，0.33），色纯度为90.8%。

图4 合成时间为5h的Na8Al6Si6O24Cl2：5%Eu3+，5%Tb3+样品的色坐标图

3 结论

采用高温固相法合成Na8Al6Si6O24Cl2：5%Eu3+，5%Tb3+的发光材料。结果表明，Eu3+，Tb3+的共掺杂对方钠石晶体结构没有影响。Tb3+作为敏化剂只能增强Eu3+的发光强度和提高色纯度。通过改变合成时间可以有效调控发光强度，样品的发光强度随着合成时间的增加先增强后减弱，合成时间为5h时达到最强。此条件下样品的色坐标值为（0.6309，0.3382），与NTSC（Nationnal Television SystemsCommittee）规定的标准红色坐标值（0.67，0.33）接近，色纯度为90.8%。可以得到环保、低成本，高效率的发光材料。

［1］吐尔逊·艾迪力比克，巴合提古丽·阿斯里别克，等.天然方钠石的近红外发光特性［J］.红外，2013，34（3）：32-35.

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［5］阿依吐尔逊·阿布都热依穆，何久洋，艾尔肯·斯地克.Tb~（3+）掺杂方钠石荧光粉的制备及发光性质研究［J］.发光学报，2016，37（6）：676-681.

［6］王雅静，史忠祥，刘小川，等.Eu3+，Tb3+共掺杂NaY（MoO4）2材料的制备及发光性能研究［J］.电子元件与材料，2015，34（3）：8-11.

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［8］关荣锋，李勤勤，许宁，等.CaMoO4：Eu3+，Bi3+，Li+红色荧光粉的共沉淀制备与表征［J］.发光学报，2013，34（8）：1000-1005.

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Effect of Syn thesis Tim e on Na8A l6Si6O24Cl2：5%Eu3+，5%Tb3+Lum inescence In tensity

MEIHERIGULI·Maimaiti1，2，AYITUERXUN·Abudoureyimu1，2，TUSHAGU·Abudouwufu1，2，AIERKEN·Sidike1，2

（1.CollegeofPhysicsand ElectronicEngineering,XinjiangNormalUniversity，Urumqi,Xinjiang,830054,China；2.Xinjiang M ineral LuminousMaterialand itsM icrostructure Laboratory,Urumqi,Xinjiang,830054,China）

Using high temperature solid phase synthesismethod Na8Al6Si6O24Cl2:5%Eu3+,5%Tb3+lightemitting materials,and to study the different synthetic time on the luminescence intensity of XRD results show that, doped with rare earth ions,3-6 h synthesis time change sodalite crystalstructure did notaffect the.256nm lightexcitation in themeasured emission spectra under different reaction time can be observed with the increase of reaction time,the luminescence intensity increased gradually,reached 5h,616nm corresponding to the 5D0→7F2 transition, luminous intensity is the strongest.At this time the color coordinate value of the sample is(0.6309,0.3382),the color purity is 90.8%,the relative brightness is 99.93%.After that,the increase of the synthesis time is gradually weakened.

Na8Al6Si6O24Cl2;5%Eu3+；5%Tb3+；Luminous intensity；Synthesis time

O482.31

A

1008-9659（2016）04-0045-04

2016-08-06

美合日古丽·麦麦提（1990-），女，新疆鄯善人，硕士研究生，主要从事固体发光研究。

*［通讯作者］艾尔肯·斯地克（1964-），男，新疆阿克陶人，教授，博士，主要从事固体发光研究。