YVO：Eu纳米荧光粉核/壳结构的制备与性能研究

摘要

稀土纳米荧光粉因有望应用于生物荧光标记、高分辨显示和照明领域而倍受关注。YVO4:Eu3+作为一种重要的红色荧光粉，具有良好的发光效率和稳定性，被认为是一种有应用潜力的纳米荧光粉。由于YVO4:Eu3+纳米荧光粉存在较多的表面缺陷和表面重构，导致其发光效率比微米荧光粉低。因此，发光效率的提高对于纳米荧光粉走向产业化和商业化具有重要意义。
　　 本文针对YVO4:Eu3+纳米荧光粉发光效率不高的问题，通过两步水热法和水浴-水热两步法分别制备了YVO4:Eu3+@YVO4、YVO4:Eu3+@YVO4:Bi3+和YPO4@YVO4:Eu3+三种核/壳结构荧光粉。XRD、TEM和PL测试表明，三种核/壳结构均有效提高了YVO4:Eu3+的发光效率。本文的主要创新性结论如下：
　　 第一、本文利用两步水热法，制备了YVO4:Eu3+@YVO4纳米核/壳结构荧光粉。壳层材料YVO4与YVO4:Eu3+是同质结构，有效地消除了YVO4:Eu3+纳米荧光粉的表面缺陷和表面重构；同时YVO4:Eu3+表面的少量Eu3+可以迁移到壳层表面，增加Eu3+－Eu3+的间距，减小淬灭的极限，提高了Eu3+跃迁的发光强度。当壳/核摩尔比R=1:12时，核/壳结构的发光效率达到最大值，比纯YVO4:Eu3+纳米荧光粉提高了近113％;
　　 第二，本文利用两步水热法制备了YVO4:Eu3+@YVO4:Bi3+纳米核/壳结构荧光粉。壳层材料YVO4:Bi3+一方面有效地降低了YVO4:Eu3+纳米荧光粉的表面缺陷和表面重构；另一方面敏化了Eu3+的能量吸收，增加了Eu3+之间的能量传输，从而提高了发光强度。当壳/核摩尔比R=1:12时，核/壳结构的发光强度达到最大值，比纯YVO4:Eu3+纳米荧光粉提高了近142％;
　　 第三，本文利用水浴-水热两步法，制备了YPO4@YVO4:Eu3+核/壳结构荧光粉，由于YPO4与YVO4具有相同的晶格结构和相似的晶格常数，YPO4对VO43-→Eu3+的能量传递有促进作用，增强了Eu3+的能量吸收。当壳/核摩尔比R=2:1时，核/壳结构的发光效率达到最大，比相同用量的YVO4:Eu3+提高了近71％;当壳/核摩尔比R继续增大时，发光效率基本不变。
　　 总之，本文制备了三种核/壳结构的荧光粉，提高YVO4:Eu3+纳米荧光粉的发光强度，使热稳定性得到增强，对纳米荧光粉的研究具有重要意义。