CN110218562A - 一种稀土离子双掺杂钨酸镁镧钠发光材料及其制备方法 - Google Patents

一种稀土离子双掺杂钨酸镁镧钠发光材料及其制备方法 Download PDF

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CN110218562A CN201910625557.7A CN201910625557A CN110218562A CN 110218562 A CN110218562 A CN 110218562A CN 201910625557 A CN201910625557 A CN 201910625557A CN 110218562 A CN110218562 A CN 110218562A
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刘运
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Abstract

本发明一种稀土离子双掺杂钨酸镁镧钠发光材料及其制备方法，所述方法包括步骤1，将WO3、Na2CO3、(MgCO3)4·Mg(OH)2·5H2O、La2O3、Eu2O3和Sm2O3均匀混合，研磨后得到前驱体原料，Sm2O3占La2O3、Eu2O3和Sm2O3摩尔数总和的摩尔百分数为1％～9％，Eu2O3占La2O3、Eu2O3和Sm2O3摩尔数总和的摩尔百分数为10％～40％；步骤2，将得到的前驱体原料在800～1300℃下反应4～6h后降至室温，从而大大提高了Eu3+/Sm3+双掺杂NaLaMgWO6后材料的发光性能，并实现光色可调，拓展了NaLaMgWO6在掺杂后的应用领域。

Description

一种稀土离子双掺杂钨酸镁镧钠发光材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及属于稀土离子双掺杂双根离子制备发光材料技术领域，具体为一种稀土离子双掺杂钨酸镁镧钠发光材料及其制备方法。
背景技术
白光LED具有节能、环保、高效、长寿命等优点，被视为新一代的绿色光源。目前主流的白光LED生成方式为蓝光芯片加Y3Al15O12:Ce3+黄色荧光粉，该产品因缺少红色成分而导致显色指数偏低，因此新型红色荧光粉的开发成为当前热点。稀土离子双掺杂于某种适当的基质材料中会产生较好的能量传递效应，这样不仅能提高发光材料的荧光性能，还能达到光色可调的效果，从而进一步拓展该类发光材料的应用领域与范围。
钨酸镁镧钠具有复合钙钛矿结构，在发光领域表现出出色的化学稳定性和良好的发光性能，被认为是一种重要的荧光粉基质材料。采用稀土离子特征性发光的Eu3+和发光亮度、余辉时间均较优的Sm3+双掺杂于基质材料NaLaMgWO6中，利用稀土离子间的能量传递效应和稀土离子与NaLaMgWO6间的协同作用，使NaLaMgWO6在掺杂后发光性能进一步提高，目前关于Eu3+和Sm3+双掺杂于NaLaMgWO6基质材料还未见报道。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种稀土离子双掺杂钨酸镁镧钠发光材料及其制备方法，易操作、成本低、易于批量生产、产物粒度均匀，且合成粒度可控，无污染，使NaLaMgWO6在掺杂后发光性能进一步提高并实现光色可调，拓展了NaLaMgWO6在掺杂后的应用领域。
本发明是通过以下技术方案来实现：
一种稀土离子双掺杂钨酸镁镧钠发光材料的制备方法，包括以下步骤，
步骤1，将WO3、Na2CO3、(MgCO3)4·Mg(OH)2·5H2O、La2O3、Eu2O3和Sm2O3均匀混合，研磨后得到稀土离子双掺杂钨酸镁镧钠发光材料的前驱体原料；
其中，La2O3、Eu2O3和Sm2O3摩尔数的总和与Na2CO3相同，WO3、Na2CO3和(MgCO3)4·Mg(OH)2·5H2O摩尔比为10：5：2，Sm2O3占La2O3、Eu2O3和Sm2O3摩尔数总和的摩尔百分数为1％～9％，Eu2O3占La2O3、Eu2O3和Sm2O3摩尔数总和的摩尔百分数为10％～40％；
步骤2，将步骤1得到的前驱体原料在800～1300℃下反应4～6h后降至室温，得到一种稀土离子双掺杂钨酸镁镧钠发光材料NaLa1-x-yEuxSmyMgWO6，其中x＝0.1～0.4，y＝0.01～0.09。
优选的，还包括步骤3，将步骤2得到的发光材料NaLa1-x-yEuxSmyMgWO6进行研磨。
优选的，还包括步骤3，将步骤2得到的发光材料NaLa1-x-yEuxSmyMgWO6研磨0.25～1h得到均匀的粉末。
优选的，步骤1中Sm2O3占La2O3、Eu2O3和Sm2O3摩尔数总和的摩尔百分数为1％、3％、5％、7％或9％。
优选的，步骤1中Sm2O3占La2O3、Eu2O3和Sm2O3摩尔数总和的摩尔百分数为5％，Eu2O3占La2O3、Eu2O3和Sm2O3摩尔数总和的摩尔百分数为10％、15％、20％、30％或40％。
优选的，步骤2中的温度以5℃/min的速率上升至反应温度，反应后以3℃/min的降温速率降至60℃后，自然冷却至室温。
优选的，步骤2中的前驱体原料在1150℃下反应4h后降至室温。
一种上述任意一项所述的方法制备得到的稀土双掺杂钨酸镁镧钠发光材料NaLa1-x-yEuxSmyMgWO6。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明采用物理化学性能均稳定的NaLaMgWO6晶体作为稀土离子掺杂的基质材料，利用高温固相法，在高温条件下(MgCO3)4·Mg(OH)2·5H2O、WO3、Na2CO3、La2O3、Sm2O3和Eu2O3反应得到了一种稀土离子双掺杂NaLaMgWO6荧光粉NaLa1-x-yEuxSmyMgWO6，在反应的过程当中(MgCO3)4·Mg(OH)2·5H2O提供镁元素并作为助熔剂，不仅利用了Eu3+与Sm3+间的能量传递效应，还利用了Eu3+/Sm3+与基质材料NaLaMgWO6间的协同作用，通过稀土离子Eu3+/Sm3+间的能量转移机制和以NaLaMgWO6基质为主的晶体场环境的共同作用，从而大大提高了Eu3+/Sm3+双掺杂NaLaMgWO6后材料的发光性能，并实现光色可调，拓展了NaLaMgWO6在掺杂后的应用领域。
附图说明
图1为基质材料NaLaMgWO6和对比例2所制备的荧光粉样品NaLa0.7Eu0.3MgWO6的X射线衍射图谱。
图2为图1在32.175°～32.400°处的局部放大X射线衍射图谱。
图3为对比例1～2和对比例5～7所制备的荧光粉样品NaLa1-xEuxMgWO6(x＝0.1，0.3，0.5，0.7，0.9)在监测波长617nm下测得的激发光谱图。
图4为对比例1～2和对比例5～7所制备的荧光粉样品NaLa1-xEuxMgWO6(x＝0.1，0.3，0.5，0.7，0.9)在397nm近紫外光激发下的发射光谱。
图5为对比例1～2和对比例5～7所制备的荧光粉样品NaLa1-xEuxMgWO6(x＝0.1，0.3，0.5，0.7，0.9)基于397nm激发后的发射光谱计算得到的CIE色坐标图。
图6为基质材料NaLaMgWO6和对比例8所制备的荧光粉样品NaLa0.95Sm0.05MgWO6的X射线衍射图谱。
图7为图6在32.225°～32.425°处的局部放大X射线衍射图谱。
图8为对比例3～4和对比例8～10所制备的荧光粉样品NaLa1-ySmyMgWO6(y＝0.01，0.03，0.05，0.07，0.09)样品在监测波长647nm下测得的激发光谱。
图9为对比例3～4和对比例8～10所制备的荧光粉样品NaLa1-ySmyMgWO6(y＝0.01，0.03，0.05，0.07，0.09)在406nm近紫外光激发下的发射光谱。
图10为对比例3～4和对比例8～10所制备的荧光粉样品NaLa1-ySmyMgWO6(y＝0.01，0.03，0.05，0.07，0.09)基于406nm激发后的发射光谱计算得到的CIE色坐标图。
图11为基质材料NaLaMgWO6荧光粉样品和实施例5所制备的NaLa0.75Eu0.2Sm0.05MgWO6的X射线衍射图谱。
图12为实施例4所制备的荧光粉样品NaLa0.8Eu0.15Sm0.05MgWO6在监测波长617nm下测得的激发光谱。
图13为实施例4所制备的荧光粉样品NaLa0.8Eu0.15Sm0.05MgWO6在监测波长647nm下测得的激发光谱。
图14为对比例2和实施例4分别所制备的荧光粉样品NaLa0.7Eu0.3MgWO6和NaLa0.8Eu0.15Sm0.05MgWO6在监测波长617nm下测得的激发光谱。
图15为实施例1和实施例4～7所制备的荧光粉样品NaLa1-x-0.05EuxSm0.05MgWO6(x＝0.1，0.15，0.2，0.3，0.4)在406nm近紫外光激发下的发射光谱。
图16为图15中617nm处的发射峰强度与Eu3+掺杂浓度的关系图。
图17为图15中647nm处的发射峰强度与Eu3+掺杂浓度的关系图。
图18为实施例1和实施例4～7所制备的荧光粉样品NaLa1-x-0.05EuxSm0.05MgWO6(x＝0.1，0.15，0.2，0.3，0.4)基于406nm激发后的发射光谱计算得到的CIE色坐标图。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
本发明一种稀土离子双掺杂NaLaMgWO6发光材料的制备方法，包括以下步骤，
步骤1，按照化学计量比分别称取一定量的WO3、Na2CO3、(MgCO3)4·Mg(OH)2·5H2O、La2O3、Eu2O3和Sm2O3均匀混合，之后在玛瑙研钵中进行研磨，作为稀土离子双掺杂NaLaMgWO6的前驱体原料；
其中，La2O3、Eu2O3和Sm2O3摩尔数的总和与Na2CO3相同，WO3、Na2CO3、(MgCO3)4·Mg(OH)2·5H2O摩尔比为10：5：2，Sm2O3占La2O3、Eu2O3和Sm2O3摩尔数总和的摩尔百分数为1％～9％，Eu2O3占Sm2O3、La2O3和Eu2O3摩尔数总和的摩尔百分数为10％～40％；
步骤2，将研磨好的前驱体原料放进氧化铝陶瓷坩埚中，并将盛有前驱体原料的氧化铝陶瓷坩埚放进高温箱式电阻炉中，在800～1300℃的高温条件下固相反应4～6h，，焙烧温度以5℃/min的速率上升，待反应完成后降温，降温速率为3℃/min，降至60℃后自然冷却至室温，然后将装有产物样品的坩埚从电阻炉中取出；
步骤3，将取出的样品产物用玛瑙研钵充分研磨0.25～1h成细致均匀的粉末后，得到一种纯相稀土离子铕钐双掺杂NaLaMgWO6发光材料NaLa1-x-yEuxSmyMgWO6，其中x＝0.1～0.4，y＝0.01～0.09。
在固相反应中，粉末的粒度大多在微米量级，反应物通过颗粒接触面在晶格中扩散、成核和生长；在该反应过程中，(MgCO3)4·Mg(OH)2·5H2O、WO3、Na2CO3、La2O3、Eu2O3与Sm2O3以粉末形态均匀混合，它们之间以分子或离子接触，依靠高温条件下键的断裂、键的形成和原子间的重新排列进而生成新的物质NaLa1-x-yEuxSmyMgWO6；该反应利用了Eu3+/Sm3+与基质NaLaMgWO6间的协同作用，通过稀土离子Eu3+/Sm3+间的能量转移机制和以NaLaMgWO6基质为主的晶体场环境的共同作用，从而大大提高了Eu3+/Sm3+双掺杂NaLaMgWO6后材料的发光性能，并实现光色可调功能。
一种稀土离子双掺杂NaLaMgWO6发光材料NaLa1-x-yEuxSmyMgWO6利用上述制备方法制得。
下面通过具体的实施例对本发明做进一步详细说明。
实施例1
步骤1，将0.172g的Na2CO3、0.314g的(MgCO3)4·Mg(OH)2·5H2O、0.749g的WO3、0.443g的La2O3、0.056g的Eu2O3和0.028g的Sm2O3均匀混合，此时Sm3+的掺杂浓度以mol计为5％，Eu3+的掺杂浓度以mol计为10％，之后在玛瑙研钵中进行研磨，作为稀土离子双掺杂NaLaMgWO6的前驱体原料；
步骤2，将研磨好的前驱体原料放进氧化铝陶瓷坩埚中，将盛有前驱体原料的氧化铝陶瓷坩埚放进高温箱式电阻炉中，设置焙烧温度以5℃/min的速率上升，在1150℃的高温条件下固相反应4h，降温速率为3℃/min，降至60℃后自然冷却至室温，然后将装有产物样品的坩埚从电阻炉中取出；
步骤3，将取出的样品产物用玛瑙研钵充分研磨0.25h成细致均匀的粉末后即得到一种纯相稀土离子铕钐双掺杂NaLaMgWO6发光材料NaLa0.85Eu0.10Sm0.05MgWO6。
一种稀土离子双掺杂NaLaMgWO6发光材料NaLa0.85Eu0.10Sm0.05MgWO6利用上述制备方法制得。
实施例2
步骤1，将0.172g的Na2CO3、0.314g的(MgCO3)4·Mg(OH)2·5H2O、0.749g的WO3、0.412g的La2O3、0.113g的Eu2O3和0.006g的Sm2O3均匀混合，此时Sm3+的掺杂浓度以mol计为1％，Eu3+的掺杂浓度以mol计为20％，之后在玛瑙研钵中进行研磨，作为稀土离子双掺杂NaLaMgWO6的前驱体原料；
步骤2，将研磨好的前驱体原料放进氧化铝陶瓷坩埚中，将盛有前驱体原料的氧化铝陶瓷坩埚放进高温箱式电阻炉中，设置焙烧温度以5℃/min的速率上升，在800℃的高温条件下固相反应6h，降温速率为3℃/min，降至60℃后自然冷却至室温，然后将装有产物样品的坩埚从电阻炉中取出；
步骤3，将取出的样品产物用玛瑙研钵充分研磨0.5h成细致均匀的粉末后即得到一种纯相稀土离子铕钐双掺杂NaLaMgWO6发光材料NaLa0.79Eu0.2Sm0.01MgWO6。
一种稀土离子双掺杂NaLaMgWO6发光材料NaLa0.79Eu0.2Sm0.01MgWO6利用上述制备方法制得。
实施例3
步骤1，将0.172g的Na2CO3、0.314g的(MgCO3)4·Mg(OH)2·5H2O、0.749g的WO3、0.266g的La2O3、0.225g的Eu2O3和0.050g的Sm2O3均匀混合，此时Sm3+的掺杂浓度以mol计为9％，Eu3+的掺杂浓度以mol计为40％，之后在玛瑙研钵中进行研磨，作为稀土离子双掺杂NaLaMgWO6的前驱体原料；
步骤2，将研磨好的前驱体原料放进氧化铝陶瓷坩埚中，将盛有前驱体原料的氧化铝陶瓷坩埚放进高温箱式电阻炉中，设置焙烧温度以5℃/min的速率上升，在1300℃的高温条件下固相反应4h，降温速率为3℃/min，降至60℃后自然冷却至室温，然后将装有产物样品的坩埚从电阻炉中取出；
步骤3，将取出的样品产物用玛瑙研钵充分研磨1h成细致均匀的粉末后即得到一种纯相稀土离子铕钐双掺杂NaLaMgWO6发光材料NaLa0.51Eu0.4Sm0.09MgWO6。
一种稀土离子双掺杂NaLaMgWO6发光材料NaLa0.51Eu0.4Sm0.09MgWO6利用上述制备方法制得。
为了充分说明Eu3+和Sm3+双掺杂NaLaMgWO6发光材料的特性，现将其与Eu3+和Sm3+分别单掺杂NaLaMgWO6发光材料做对比，具体如下，
对比例1
Eu3+单掺杂NaLaMgWO6发光材料NaLa0.9Eu0.1MgWO6的制备方法，具体包括以下步骤，
步骤1，将0.172g的Na2CO3、0.314g的(MgCO3)4·Mg(OH)2·5H2O、0.749g的WO3、0.469g的La2O3和0.056g的Eu2O3进行均匀混合得到前驱体原料，此时Eu3+的掺杂浓度以mol计为10％，之后在玛瑙研钵中进行研磨，将研磨好的原料放进氧化铝陶瓷坩埚中；
步骤2，将盛有前驱体原料的氧化铝陶瓷坩埚放进高温箱式电阻炉中，设置焙烧温度以5℃/min的速率上升，在1150℃高温条件下固相反应4h，降温速率为3℃/min，降至60℃后自然冷却至室温，然后将装有产物样品的坩埚从电阻炉中取出；
步骤3，将取出的样品产物用玛瑙研钵充分研磨0.25h成细致均匀的粉末后即得稀土离子Eu3+单掺杂NaLaMgWO6发光材料NaLa0.9Eu0.1MgWO6。
对比例2
Eu3+单掺杂NaLaMgWO6发光材料NaLa0.7Eu0.3MgWO6的制备方法，包括以下步骤，
步骤1，将0.172g的Na2CO3、0.314g的(MgCO3)4·Mg(OH)2·5H2O、0.749g的WO3、0.365g的La2O3和0.169g的Eu2O3进行均匀混合得到前驱体原料，此时Eu3+的掺杂浓度以mol计为30％，之后在玛瑙研钵中进行研磨，将研磨好的原料放进氧化铝陶瓷坩埚中；
步骤2，将盛有前驱体原料的氧化铝陶瓷坩埚放进高温箱式电阻炉中，设置焙烧温度以5℃/min的速率上升，在1150℃高温条件下固相反应4h，降温速率为3℃/min，降至60℃后自然冷却至室温，然后将装有产物样品的坩埚从电阻炉中取出；
步骤3，将取出的样品产物用玛瑙研钵充分研磨0.25h成细致均匀的粉末后即得稀土离子Eu3+单掺杂NaLaMgWO6发光材料NaLa0.7Eu0.3MgWO6。
对比例3
Sm3+单掺杂NaLaMgWO6发光材料NaLa0.99Sm0.01MgWO6的制备方法，具体包括以下步骤，
步骤1，将0.172g的Na2CO3、0.314g的(MgCO3)4·Mg(OH)2·5H2O、0.749g的WO3、0.516g的La2O3和0.006g的Sm2O3进行均匀混合得到前驱体原料，此时Sm3+的掺杂浓度以mol计为1％，之后在玛瑙研钵中进行研磨，将研磨好的原料放进氧化铝陶瓷坩埚中；
步骤2，将盛有前驱体原料的氧化铝陶瓷坩埚放进高温箱式电阻炉中，设置焙烧温度以5℃/min的速率上升，在1150℃高温条件下固相反应4h，降温速率为3℃/min，降至60℃后自然冷却至室温，然后将装有产物样品的坩埚从电阻炉中取出；
步骤3，将取出的样品产物用玛瑙研钵充分研磨0.25h成细致均匀的粉末后即得稀土离子单掺杂NaLaMgWO6发光材料NaLa0.99Sm0.01MgWO6。
对比例4
Sm3+单掺杂NaLaMgWO6发光材料NaLa0.97Sm0.03MgWO6的制备方法包括以下步骤，
步骤1，将0.172g的Na2CO3、0.314g的(MgCO3)4·Mg(OH)2·5H2O、0.749g的WO3、0.506g的La2O3和0.0179g的Sm2O3进行均匀混合得到前驱体原料，此时Sm3+的掺杂浓度以mol计为3％，之后在玛瑙研钵中进行研磨，将研磨好的原料放进氧化铝陶瓷坩埚中；
步骤2，将盛有前驱体原料的氧化铝陶瓷坩埚放进高温箱式电阻炉中，设置焙烧温度以5℃/min的速率上升，在1150℃高温条件下固相反应4h，降温速率为3℃/min，降至60℃后自然冷却至室温，然后将装有产物样品的坩埚从电阻炉中取出；
步骤3，将取出的样品产物用玛瑙研钵充分研磨0.25h成细致均匀的粉末后即得稀土离子Sm3+单掺杂NaLaMgWO6发光材料NaLa0.97Sm0.03MgWO6。
基质NaLaMgWO6的制备方法，具体包括以下步骤，
步骤1，将0.172g的Na2CO3、0.314g的(MgCO3)4·Mg(OH)2·5H2O、0.749g的WO3和0.521g的La2O3进行均匀混合得到前驱体原料，之后在玛瑙研钵中进行研磨，将研磨好的原料放进氧化铝陶瓷坩埚中；
步骤2，将盛有前驱体原料的氧化铝陶瓷坩埚放进高温箱式电阻炉中，设置焙烧温度以5℃/min的速率上升，在1150℃高温条件下固相反应4h，降温速率为3℃/min，降至60℃后自然冷却至室温，然后将装有产物样品的坩埚从电阻炉中取出；
步骤3，将取出的样品产物用玛瑙研钵充分研磨0.25h成细致均匀的粉末后即得样品NaLaMgWO6基质。
对比例5～10和实施例4～9
本发明中不同例子的差别在于Eu3+的掺杂浓度和Sm3+的掺杂浓度、反应温度、反应时间和研磨时间不同，因此将对比例5～12中与实施例4～9不同的参数列成表格，具体如表1所示，其中WO3、Na2CO3、La2O3、(MgCO3)4·Mg(OH)2·5H2O、Sm2O3和Eu2O3的单位均为g，(MgCO3)4·Mg(OH)2·5H2O记作M，Eu3+和Sm3+的掺杂浓度单位均为％，研磨时间均为0.25h，反应时间均为4h，反应温度均为1150℃，实施例以S计，对比例以D计。
表1对比例5～10和实施例4～9中的具体参数
例子 WO<sub>3</sub> Na<sub>2</sub>CO<sub>3</sub> M La<sub>2</sub>O<sub>3</sub> Eu<sub>2</sub>O<sub>3</sub> Sm<sub>2</sub>O<sub>3</sub> Eu<sup>3+</sup> Sm<sup>3+</sup>
D5 0.749 0.172 0.314 0.261 0.282 0 50 0
D6 0.749 0.172 0.314 0.156 0.394 0 70 0
D7 0.749 0.172 0.314 0.052 0.507 0 90 0
D8 0.749 0.172 0.314 0.495 0 0.028 0 5
D9 0.749 0.172 0.314 0.485 0 0.039 0 7
D10 0.749 0.172 0.314 0.474 0 0.050 0 9
S4 0.749 0.172 0.314 0.417 0.084 0.028 15 5
S5 0.749 0.172 0.314 0.390 0.113 0.028 20 5
S6 0.749 0.172 0.314 0.339 0.169 0.028 30 5
S7 0.749 0.172 0.314 0.287 0.225 0.028 40 5
S8 0.749 0.172 0.314 0.349 0.169 0.017 30 3
S9 0.749 0.172 0.314 0.328 0.169 0.039 30 7
图1为基质材料NaLaMgWO6和对比例2所制备的荧光粉样品NaLaMgWO6和NaLa0.7Eu0.3MgWO6在JCPDS37-0243标准卡片下对比的X射线衍射图谱，从图中可以看出NaLaMgWO6的主要衍射特征峰位于11.22°、19.64°、25.44°和32.26°处，对应的晶面为(001)、(101)、(111)和(112)。NaLa0.7Eu0.3MgWO6基质的主要衍射特征峰位于11.32°、19.70°、25.52°和32.32°处，对应的晶面为(001)、(101)、(111)和(112)。NaLa0.7Eu0.3MgWO6的衍射峰与标准卡片基本一致，即所制备的荧光粉样品物相与标准卡品相吻合，说明Eu3+的掺入并没有引起主体晶格的变化，所制备的样品仍为单斜结构。
图2为图1在32.175°～32.400°的局部放大X射线衍射图谱，从图中可以看出在2θ为32.250°处，NaLa0.7Eu0.3MgWO6的衍射峰向更高角度有较大偏移，这主要是由于Eu3+以较小半径取代了半径较大的La3+，依据布拉格公式2dsinθ＝nλ，当Eu3+以较小半径取代半径较大的La3+，晶面间距减小，衍射峰向更高角度偏移。
图3为对比例1～2和对比例5～7所制备的荧光粉样品NaLa1-xEuxMgWO6(x＝0.1，0.3，0.5，0.7，0.9)在监测波长617nm下测得的激发光谱。从图中可以看出Eu3+的激发光谱由308nm附近的宽带倍频峰和350～500nm的Eu3+的特征激发峰构成，308nm附近的宽带倍频峰属于O2--Eu3+和O2--W6+之间的电荷迁移跃迁。激发光谱中350～550nm的一系列线状尖锐峰为Eu3+的4f-4f能级跃迁，主要激发峰分别位于361nm(7F0→5L8)，397nm(7F0→5L6)，416nm(7F0→5D3)，465nm(7F0→5D2)，最强激发峰位于397nm处。397nm和465nm的波长与基于氮化镓GaN的LED芯片的紫外或蓝光输出波长相匹配，这种特点已证明有利于NaLaMgWO6：Eu3+在白光LEDs上的应用。
图4为对比例1～2和对比例5～7所制备的荧光粉样品NaLa1-xEuxMgWO6(x＝0.1，0.3，0.5，0.7，0.9)在397nm近紫外光激发下的发射光谱，从图中可以看出荧光光谱发射特征峰分别位于581nm(5D0→7F0)，592nm(5D0→7F1)，617nm(5D0→7F2)，654nm(5D0→7F3)，其中以5D0→7F2跃迁产生的617nm发射强度峰值最大，半峰宽较窄，约为6nm。显而易见，592nm处的发射峰值比617nm处的发射峰值小，这说明5D0→7F2的能量跃迁占据主导地位，导致样品NaLa0.7Eu0.3MgWO6发射出了很强的红光。根据JO理论，不同的J能级之间的跃迁强度和Eu3+所占据格位的对称性有关；当Eu3+占据反演对称中心的格位时，磁偶极跃迁5D0→7F1比较强，则会出现橙色发射；当Eu3+占据非反演对称中心的格位时，电偶极跃迁5D0→7F2较强，表现为红色发射。由此可见，在NaLaMgWO6双钙钛矿结构中，Eu3+优先取代La3+格位而处于非中心对称位置，表现为较强的红光发射。发射强度先随着Eu3+掺杂浓度增大而增大，在x＝0.3处达到最大值，然后由于浓度猝灭效应而降低。
图5为对比例1～2和对比例5～7所制备的荧光粉样品NaLa1-xEuxMgWO6(x＝0.1，0.3，0.5，0.7，0.9)基于397nm激发后的发射光谱计算得到的CIE色坐标图，从图中可以看出5个样品的CIE色坐标A(0.6338,0.3619)、B(0.6633,0.3355)、C(0.6585,0.3396)、D(0.6588,0.3395)和E(0.6577,0.3402)均位于红色区域，其中BCDE挨得很近，所以这四个点以B(CDE)表示，随着Eu3+掺杂浓度的增高，接近边界红色区域的程度先增后减。
图6为基质材料NaLaMgWO6和对比例8所制备的NaLa0.95Sm0.05MgWO6在JCPDS37-0243标准卡片下对比的X射线衍射图谱，从图中可以看出NaLa0.95Sm0.05MgWO6的主要衍射特征峰位于11.22°、19.66°、25.48°和32.30°处，对应的晶面为(001)、(101)、(111)和(112)。NaLa0.95Sm0.05MgWO6的衍射峰与标准卡片基本一致，即所制备的荧光粉样品物相与标准卡片相吻合，说明Sm3+的掺入并没有引起主体晶格的变化，荧光粉样品仍为单斜结构。
图7为图6在32.225°～32.425°处的局部放大X射线衍射图谱，从图中可以看出NaLa0.95Sm0.05MgWO6荧光粉样品的衍射峰的形状未发生明显的变化，但衍射峰向更高角度有少许偏移是由于Sm3+和La3+有着相近的离子半径。
图8为对比例3～4和对比例8～10所制备的荧光粉样品NaLa1-ySmyMgWO6(y＝0.01，0.03，0.05，0.07，0.09)在监测波长647nm下测得的激发光谱，从图中可以看出Sm3+的激发光谱分为两部分，由250～330nm的宽带倍频峰和330～500nm的Sm3+的特征激发峰构成。在322nm附近存在一个宽带倍频峰，这是由于O2--Sm3+和O2--W6+之间的电荷迁移跃迁造成的，在激发光谱中340～500nm出现了一系列线状尖锐峰，这些线状尖锐峰是由于Sm3+的4f-4f能级跃迁造成的，主要的特征激发峰分别位于346nm(6H5/2→4K11/2)，363nm(6H5/2→4K11/2)，378nm(6H5/2→4K11/2)，406nm(6H5/2→4L13/2)，481nm(6H5/2→4M15/2)。其中，最强激发峰位于406nm处，在该波长激发下对发光最为有利。
图9为对比例3～4和对比例8～10所制备的荧光粉样品NaLa1-ySmyMgWO6(y＝0.01，0.03，0.05，0.07，0.09)在406nm近紫外光激发下的发射光谱，其中y＝0.03的峰和y＝0.05、y＝0.07重叠的部分很多，仅在图中标注的0.05和0.07的上下之间可以看到，为了避免标注影响其他峰，故没有标注y＝0.03，从图中可以看出发射光谱是从500nm到700nm范围内，是由三个尖锐的发射峰构成，分别位于565nm、600nm、647nm处，其中，565nm处的发射峰是由于4G5/2→6H5/2的能量跃迁造成的；600nm处的发射峰是由于4G5/2→6H7/2的能量跃迁造成的；647nm处的发射峰是由于4G5/2→6H9/2的能量跃迁造成的。由于4f-4f跃迁的性质，发射光谱的形状和位置与Sm3+掺杂浓度无关，发射强度先随着Sm3+掺杂浓度增大而增大，在x＝0.05处达到最大值，然后由于浓度猝灭效应而降低。Sm3+的浓度猝灭现象是由于多重交叉弛豫引起能量转移产生了非辐射跃迁导致。因此，NaLaMgWO6基质中Sm3+离子的最佳掺杂浓度为5％。
图10为对比例3～4和对比例8～10所制备的荧光粉样品NaLa1-ySmyMgWO6(y＝0.01，0.03，0.05，0.07，0.09)基于406nm激发后的发射光谱计算得到的CIE色坐标图。从图中可以看出5个样品的CIE色坐标A(0.5627,0.4304)、B(0.5647,0.4291)、C(0.5630,0.4306)、D(0.5629,0.4306)和E(0.5588,0.4340)均位于橙色区域，其中ABCDE挨得很近，所以这五个点以A(BCDE)表示，均位于橙色区域，随着Sm3+掺杂浓度的增高，接近边界红色区域的程度先增后减。
图11为基质材料NaLaMgWO6荧光粉样品和实施例5所制备的NaLa0.75Eu0.2Sm0.05MgWO6在JCPDS37-0243标准卡片下对比的XRD图，从图中可以看出双掺杂NaLa0.75Eu0.2Sm0.05MgWO6的衍射峰与标准卡片基本一致，即所制备的荧光粉样品物相与标准卡相吻合，说明Eu3+和Sm3+的掺入并没有引起主体晶格的变化，所制备的样品仍为单斜结构。
图12为实施例4所制备的荧光粉样品NaLa0.8Eu0.15Sm0.05MgWO6在监测波长617nm下测得的激发光谱，从图中可以看出双掺杂样品NaLa0.8Eu0.15Sm0.05MgWO6与图3单掺杂NaLa1- xEuxMgWO6样品在617nm监测波长下所测得的激发光谱的峰位和峰型均没有发生明显变化，样品在361nm、377nm、397nm、406nm、415nm、和464nm处有较强的吸收，分别对应了7F0→5L8、7F0→5L6、7F0→5L6、6H5/2→4L13/2、7F0→5D3、7F0→5D2的跃迁，最强激发峰位于397nm。
图13为实施例4所制备的荧光粉样品NaLa0.8Eu0.15Sm0.05MgWO6在监测波长647nm下测得的激发光谱，从图中可以看出双掺杂样品NaLa0.8Eu0.15Sm0.05MgWO6与图8单掺杂NaLa1- ySmyMgWO6样品在647nm监测波长下所测得的激发光谱的峰位和峰型均没有发生明显变化，样品在378nm、406nm和465nm处有较强的吸收，分别对应了6H5/2→4K11/2、6H5/2→4L13/2、6H5/2→4H15/2的跃迁，最强激发峰位于406nm处。
图14为对比例2和实施例4分别所制备的荧光粉样品NaLa0.7Eu0.3MgWO6和NaLa0.8Eu0.15Sm0.05MgWO6在监测波长617nm下测得的激发光谱，从图中可以看出将双掺杂的样品NaLa0.8Eu0.15Sm0.05MgWO6与单掺杂NaLa0.7Eu0.3MgWO6样品的激发峰进行对比发现，位于361nm(7F0→5L8)，397nm(7F0→5L6)，416nm(7F0→5D3)，465nm(7F0→5D2)处的发射峰峰位和峰型没有发生变化，最强激发峰为397nm；然而发现在406nm处多出了一个激发峰，由图8可知406nm处的激发峰本来源于Sm3+单掺杂于NaLaMgWO6基质中的激发峰，说明在双掺杂的NaLa0.8Eu0.15Sm0.05MgWO6样品中存在Sm3+向Eu3+的能量传递现象。
图15为实施例1和实施例4～7所制备的荧光粉样品NaLa1-x-0.05EuxSm0.05MgWO6(x＝0.1，0.15，0.2，0.3，0.4)在406nm近紫外光激发下的发射光谱，从图中可以看出荧光光谱发射特征峰分别位于565nm(4G5/2→6H5/2)、581nm(5D0→7F0)、592nm(5D0→7F1)、600nm(4G5/2→6H7/2)、617nm(5D0→7F2)、647nm(4G5/2→6H9/2)，最强发射峰位于617nm处。
图16为图15中617nm处的发射峰强度与Eu3+掺杂浓度的关系图，从图中可以看出随着Eu3+掺杂浓度的增加，617nm处的发射峰(Eu3+的特征发射峰)强度先增后减，过量的掺杂导致了Eu3+浓度淬灭效应；图17为图15中647nm处的发射峰强度与Eu3+掺杂浓度的关系图，从图中可以看出647nm处的发射峰(Sm3+的特征发射峰)强度一直减小，表明Sm3+向Eu3+进行能量传递。
图18为实施例1和实施例4～7所制备的荧光粉样品NaLa1-x-0.05EuxSm0.05MgWO6(x＝0.1，0.15，0.2，0.3，0.4)基于406nm激发后的发射光谱计算得到的CIE色坐标图，从图中可以看出，1、色度坐标均靠近边界区域，说明色彩饱和度好，颜色明亮；2、随着Eu3+掺杂浓度的改变，其色坐标会由橙光逐渐变成红光，具有光色可调功能。具体地，当Eu3+掺杂浓度为10％时，样品的色度坐标落在橙光区域，即图18中A处；当Eu3+掺杂浓度提高到15％时，其色度坐标逐渐向红光区域偏移，即图18中B处；当Eu3+掺杂浓度持续增大到20％时，其色度坐标向红光区域进一步偏移，即图18中C处；当Eu3+掺杂浓度增大到30％时，其色度坐标落在图18中D处；当Eu3+掺杂浓度超过到30％时，开始由向红光区向橙光区偏移，即图18中的E处，过量的掺杂导致了Eu3+浓度淬灭效应。
本发明采用高温固相反应法，利用WO3、Na2CO3、(MgCO3)4·Mg(OH)2·5H2O、La2O3、Eu2O3和Sm2O3反应合成发光材料NaLa1-x-yEuxSmyMgWO6，按照一定的摩尔百分比进行反应，反应完成后待自然冷却至室温，研磨即得该样品粉体。本发明采用简单易行的固相合成法，制备一种稀土离子铕/钐双掺杂NaLaMgWO6发光材料，利用稀土离子之间的能量转换和稀土离子与NaLaMgWO6基质间的协同作用，可获得一种具有光色可调功能的高光效NaLa1-x- yEuxSmyMgWO6发光材料，可广泛应用于多种领域需求。
以上所述仅为本发明的若干种实施方式，不是全部的实施方式，本领域普通技术人员通过阅读上述实施例而对本发明技术方案采取的任何等效的变换均为本发明具体实施方式所涵盖的实施方式。

Claims (8)

1.一种稀土离子双掺杂钨酸镁镧钠发光材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤，
步骤1，将WO3、Na2CO3、(MgCO3)4·Mg(OH)2·5H2O、La2O3、Eu2O3和Sm2O3均匀混合，研磨后得到稀土离子双掺杂钨酸镁镧钠发光材料的前驱体原料；
其中，La2O3、Eu2O3和Sm2O3摩尔数的总和与Na2CO3相同，WO3、Na2CO3和(MgCO3)4·Mg(OH)2·5H2O摩尔比为10：5：2，Sm2O3占La2O3、Eu2O3和Sm2O3摩尔数总和的摩尔百分数为1％～9％，Eu2O3占La2O3、Eu2O3和Sm2O3摩尔数总和的摩尔百分数为10％～40％；
步骤2，将步骤1得到的前驱体原料在800～1300℃下反应4～6h后降至室温，得到一种稀土离子双掺杂钨酸镁镧钠发光材料NaLa1-x-yEuxSmyMgWO6，其中x＝0.1～0.4，y＝0.01～0.09。
2.根据权利要求1所述一种稀土离子双掺杂钨酸镁镧钠发光材料的制备方法，其特征在于，还包括步骤3，将步骤2得到的发光材料NaLa1-x-yEuxSmyMgWO6进行研磨。
3.根据权利要求1所述一种稀土离子双掺杂钨酸镁镧钠发光材料的制备方法，其特征在于，还包括步骤3，将步骤2得到的发光材料NaLa1-x-yEuxSmyMgWO6研磨0.25～1h得到均匀的粉末。
4.根据权利要求1所述一种稀土离子双掺杂钨酸镁镧钠发光材料的制备方法，其特征在于，步骤1中Sm2O3占La2O3、Eu2O3和Sm2O3摩尔数总和的摩尔百分数为1％、3％、5％、7％或9％。
5.根据权利要求1所述一种稀土离子双掺杂钨酸镁镧钠发光材料的制备方法，其特征在于，步骤1中Sm2O3占La2O3、Eu2O3和Sm2O3摩尔数总和的摩尔百分数为5％，Eu2O3占La2O3、Eu2O3和Sm2O3摩尔数总和的摩尔百分数为10％、15％、20％、30％或40％。
6.根据权利要求1所述一种稀土离子双掺杂钨酸镁镧钠发光材料的制备方法，其特征在于，步骤2中的温度以5℃/min的速率上升至反应温度，反应后以3℃/min的降温速率降至60℃后，自然冷却至室温。
7.根据权利要求1所述一种稀土离子双掺杂钨酸镁镧钠发光材料的制备方法，其特征在于，步骤2中的前驱体原料在1150℃下反应4h后降至室温。
8.一种由权利要求1～7中任意一项所述的方法制备得到的稀土双掺杂钨酸镁镧钠发光材料NaLa1-x-yEuxSmyMgWO6。
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