鋁酸鎂(MgAl2O4)是一種重要的尖晶石型氧化物，其結(jié)構(gòu)通式為AB2O4 鋁酸鎂的晶體結(jié)構(gòu)和能帶結(jié)構(gòu)特殊，具有較高的化學(xué)穩(wěn)定和熱穩(wěn)定性、高催化活性、低密度和無(wú)毒等特點(diǎn)，在許多領(lǐng)域有潛在的應(yīng)用價(jià)值[1~6] MgAl2O4具有較強(qiáng)的抗輻照性能，是未來(lái)空間站照明系統(tǒng)的候選發(fā)光基質(zhì)材料[7] 但是，MgAl2O4的帶隙較大，是一種非自激活材料 MgAl2O4只能在強(qiáng)紫外或激光光源下激發(fā)出現(xiàn)熒光發(fā)射峰，極大地限制了其在發(fā)光領(lǐng)域的應(yīng)用[8] 因此，改善MgAl2O4的發(fā)光性能并拓展它的應(yīng)用范圍有重要的意義

目前，提高M(jìn)gAl2O4發(fā)光性能的方法主要有三種 一是引入金屬氧化物構(gòu)成特殊的能級(jí)結(jié)構(gòu)以提高電子空穴對(duì)的復(fù)合幾率，從而改善MgAl2O4的發(fā)光性能[5,9]；二是引入合適的激活離子如稀土元素、Fe、Co、Ni、Mn、C、N等，或基于能量傳遞原理同時(shí)引入多種離子增強(qiáng)的MgAl2O4的發(fā)光性能[5,10,11]；三是用離子輻照引入缺陷，改善MgAl2O4的發(fā)光性能[12,13] 近年來(lái)，發(fā)展了一種用金屬顆粒與半導(dǎo)體氧化物復(fù)合增強(qiáng)主晶格材料發(fā)光或其它物理化學(xué)性能的新方法[14~17] 本文用微波輔助聚丙烯酰胺凝膠法合成 MgAl2O4:Mg熒光粉，研究燒結(jié)溫度對(duì)MgAl2O4:Mg熒光粉相結(jié)構(gòu)、官能團(tuán)、顏色、光吸收能力、能帶值及發(fā)光性能的影響，并基于能帶理論研究在MgAl2O4中引入鎂顆粒后主晶格材料熒光的淬滅和出現(xiàn)新熒光發(fā)射峰的機(jī)理

1 實(shí)驗(yàn)方法1.1 材料的合成

將適量的鎂粉加入20 mL的去離子水中，在室溫超聲30 min后得到A溶液 將適量的三氯化鋁和硝酸鎂依次添加到裝有20 mL去離子水的燒杯中，超聲30 min后得到B溶液 將B溶液倒入裝有A溶液的燒杯中，在持續(xù)超聲條件下逐次加入4.7282 g檸檬酸、20 g葡萄糖、9.5958 g丙烯酰胺和1.9192 g亞甲基雙丙烯酰胺 上述溶液混合均勻后燒杯轉(zhuǎn)移到帶升溫裝置的攪拌器上進(jìn)行升溫，在80℃持續(xù)攪拌以使丙烯酰胺和亞甲基雙丙烯酰胺聚合，得到果凍狀凝膠 將果凍狀凝膠轉(zhuǎn)移至120℃干燥箱中干燥24 h，得到黑色干凝膠 將干凝膠研磨成粉 將部分粉末分別在600、700、800、900和1000℃燒結(jié)5 h，得到目標(biāo)產(chǎn)物-MgAl2O4:Mg熒光粉 MgAl2O4與Mg粉的質(zhì)量比為9:1 MgAl2O4:Mg熒光粉的制備流程，如圖1所示



圖1MgAl2O4:Mg熒光粉的制備流程

Fig.1Chemical route for the preparation of MgAl2O4:Mg phosphors.

1.2 材料的表征

使用DX-2700型X射線粉末衍射儀分析MgAl2O4:Mg熒光粉的相結(jié)構(gòu)和純度，測(cè)試波長(zhǎng)為0.15406 nm，操作電流為30 mA，操作電壓為40 kV 使用IFS 66 v/S型傅里葉紅外光譜以測(cè)量MgAl2O4:Mg熒光粉的紅外光譜，測(cè)試波數(shù)范圍為400~4000 cm-1 用ULTRA 55型場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡表征MgAl2O4:Mg熒光粉的表面形貌 使用紫外可見分光光度計(jì)在積分球附件上測(cè)量MgAl2O4:Mg熒光粉的紫外可見漫反射光譜 使用He-Cd激光器在共聚焦拉曼光譜系統(tǒng)上室溫采集MgAl2O4:Mg熒光粉的的熒光光譜，激發(fā)波長(zhǎng)為325 nm 采用He-Cd激光器(325 nm)作為激發(fā)光源，在室溫測(cè)量了MgAl2O4:Mg干凝膠粉末在不同溫度燒結(jié)產(chǎn)物的熒光光譜

2 結(jié)果和討論2.1 XRD分析

金屬顆粒和燒結(jié)溫度對(duì)MgAl2O4的相純度有較大影響 將MgAl2O4:Mg干凝膠粉末在不同溫度燒結(jié)，其產(chǎn)物的XRD圖譜如圖2所示 由圖2可知，在600℃煅燒MgAl2O4:Mg干凝膠粉末，得到的樣品為非晶態(tài)，與在600℃煅燒MgAl2O4干凝膠粉體得到的產(chǎn)物結(jié)果一致[7] 將MgAl2O4:Mg干凝膠粉末在700℃燒結(jié)，開始出現(xiàn)立方相的MgAl2O4的衍射峰，標(biāo)準(zhǔn)JCPDS卡片號(hào)為21-1152 衍射角在31.265、36.851、44.829、55.655、59.370、65.239和78.401o對(duì)應(yīng)的晶面指數(shù)分別為(220)、(311)、(400)、(422)、(511)、(440)和(622) 隨著燒結(jié)溫度的提高，衍射峰的強(qiáng)度逐漸增強(qiáng) 燒結(jié)溫度達(dá)到900℃時(shí)出現(xiàn)MgO的衍射峰，標(biāo)準(zhǔn)JCPDS卡片號(hào)為30-0794 燒結(jié)溫度為1000℃時(shí)MgAl2O4和MgO(□)的衍射峰被進(jìn)一步增強(qiáng) 由此可見，當(dāng)燒結(jié)溫度達(dá)到900℃或以上時(shí)，鎂金屬顆粒容易氧化為MgO 在低溫?zé)Y(jié)過(guò)程中未觀察到Mg金屬顆粒的衍射峰，其主要原因：一是Mg金屬顆粒的含量不高，Mg金屬顆粒很容易被包覆在厚厚的MgAl2O4前驅(qū)體殼層內(nèi)，測(cè)量時(shí)X射線穿透深度不一定能達(dá)到可測(cè)范圍；但是，隨著燒結(jié)溫度的提高M(jìn)gAl2O4的結(jié)晶度提高，其它有機(jī)物雜質(zhì)減少，甚至Mg金屬顆粒出現(xiàn)氧化；二是Mg金屬顆粒的主峰集中在2θ=32.193°和36.619°，這些衍射峰幾乎與MgAl2O4的衍射峰重合，導(dǎo)致未觀察到Mg金屬顆粒的衍射峰 從圖2還可以看出，金屬顆粒和燒結(jié)溫度沒有改變MgAl2O4主晶格相的晶體結(jié)構(gòu)



圖2MgAl2O4:Mg干凝膠粉末在不同溫度燒結(jié)后的產(chǎn)物和MgAl2O4的XRD圖譜

Fig.2XRD patterns of MgAl2O4:Mg xerogel powders calcined at different temperatures

2.2 紅外光譜分析

紅外光譜是分析樣品中官能團(tuán)的有效手段 圖3給出了MgAl2O4:Mg干凝膠粉末在不同溫度燒結(jié)產(chǎn)物的FTIR圖譜 由圖3可見，所有樣品均出現(xiàn)了1640和3441 cm-1的吸收峰，且隨著燒結(jié)溫度的提高吸收峰的強(qiáng)度逐漸減弱 根據(jù)文獻(xiàn)[18~20]，1640和3441 cm-1的吸收峰可分別歸因于吸附水的彎曲和伸縮振動(dòng)模式 MgAl2O4:Mg干凝膠粉末在600~800℃的燒結(jié)產(chǎn)物，有兩個(gè)有機(jī)物的吸收峰 位于2925和2834 cm-1的兩個(gè)吸收峰，可分別歸因于-CH在-CH和-CH2的伸縮振動(dòng)和碳酸根離子[21,22] 此外，一個(gè)位于1431 cm-1的碳酸根離子吸收峰直到燒結(jié)溫度達(dá)到900℃才消失[22] 在短波數(shù)段，859、693和503 cm-1的吸收峰可分別歸因于AlO4四面體配位的伸縮振動(dòng)[23]、MgAl2O4中Mg-O的伸縮振動(dòng)[10,24]和AlO6八面體配位的伸縮振動(dòng)[25,26] MgAl2O4:Mg干凝膠粉末在900或1000℃的燒結(jié)產(chǎn)物，出現(xiàn)一個(gè)位于428 cm-1的新吸收峰，可歸因于MgO中Mg-O的伸縮振動(dòng)[27~30] 由此可見，紅外光譜也證實(shí)了鎂顆粒在900℃以上燒結(jié)氧化成了MgO 與文獻(xiàn)[8]對(duì)比，在鋁酸鎂前驅(qū)體中引入鎂顆粒抑制了鋁酸鎂相的形成



圖3MgAl2O4:Mg干凝膠粉末在不同溫度燒結(jié)后產(chǎn)物的FTIR圖譜

Fig.3FTIR spectra of MgAl2O4:Mg xerogel powders calcined at different temperatures

2.3 表面形貌分析

圖4給出了MgAl2O4:Mg干凝膠粉末在800℃燒結(jié)獲得產(chǎn)物的SEM照片 從圖4可以看出，得到的產(chǎn)物呈方便面形狀 對(duì)其正面和側(cè)面觀察發(fā)現(xiàn)，在方便面形狀之上還有一些細(xì)的顆粒 這表明，在MgAl2O4前驅(qū)體中引入鎂顆粒使MgAl2O4:Mg熒光粉的形貌發(fā)生了很大變化[8] 其原因是，鎂顆粒在常溫水溶液中不發(fā)生反應(yīng)；當(dāng)將檸檬酸絡(luò)合物、丙烯酰胺和亞甲基雙丙烯酰胺引入前驅(qū)體溶液中時(shí)，需要升溫使丙烯酰胺和亞甲基雙丙烯酰胺聚合，達(dá)到二者聚合的臨界溫度時(shí)形成三維網(wǎng)狀的聚丙烯酰胺，聚丙烯酰胺將包絡(luò)檸檬酸絡(luò)合物和鎂顆粒；在高溫下鎂顆粒迅速發(fā)生放熱反應(yīng)釋放出氣體，使檸檬酸絡(luò)合物結(jié)構(gòu)發(fā)生彎曲粘連；在高溫?zé)Y(jié)時(shí)除去有機(jī)物雜質(zhì)，很容易得到粘連團(tuán)聚的方便面形狀的MgAl2O4:Mg熒光粉 因?yàn)榈玫侥z非?？?，鎂顆粒雖然發(fā)生了放熱反應(yīng)卻很難發(fā)生實(shí)質(zhì)性的反應(yīng)，由此用XRD、FTIR光譜分析800℃燒結(jié)產(chǎn)物難以發(fā)現(xiàn)其它類型的鎂氧化物或氫氧化物 根據(jù)楊華等[31,32]的報(bào)道，用兩步聚丙烯酰胺凝膠法很容易得到0~3型核殼結(jié)構(gòu)金屬氧化物復(fù)合物 由于實(shí)驗(yàn)條件的限制，本文的實(shí)驗(yàn)只能推測(cè)出鎂顆粒在較低溫度燒結(jié)很難氧化



圖4MgAl2O4:Mg干凝膠粉末在800℃燒結(jié)后產(chǎn)物的SEM照片

Fig.4SEM images of MgAl2O4:Mg xerogel powders calcined at 800°C (a) overall view; (b) front view; (c) lateral view

2.4 光學(xué)性質(zhì)

紫外可見漫反射光譜可用于分析合成樣品的顏色性質(zhì)、光吸收能力和能帶(Eg)值 圖5a給出了MgAl2O4:Mg干凝膠粉末在不同溫度燒結(jié)產(chǎn)物的紫外可見漫反射光譜 可以看出，所有樣品的反射率隨著波長(zhǎng)的增大先下降后提高 在600℃煅燒的MgAl2O4:Mg干凝膠粉末的反射率在<250 nm和320~750 nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)最低 在700℃煅燒的MgAl2O4:Mg干凝膠粉末的反射率在250~320 nm和>750 nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)出現(xiàn)了反常 變化趨勢(shì)表明，在600℃煅燒的MgAl2O4:Mg干凝膠粉末的反射率曲線與其它幾個(gè)樣品不同，得到的樣品還處于非晶態(tài) 在700℃煅燒的MgAl2O4:Mg干凝膠粉末的反射率在<230 nm的范圍比其它樣品高，表明相純度和結(jié)晶度對(duì)樣品的反射率有極大的影響 當(dāng)MgAl2O4:Mg干凝膠粉末在800℃燒結(jié)時(shí)，產(chǎn)物的反射率曲線基本趨于穩(wěn)定 繼續(xù)提高燒結(jié)溫度則出現(xiàn)MgO，導(dǎo)致200~450 nm范圍內(nèi)反射率的變化較大 由紫外可見漫反射光譜可知，MgAl2O4:Mg干凝膠粉末在不同溫度燒結(jié)產(chǎn)物的顏色可能不同



圖5MgAl2O4:Mg干凝膠粉末在不同溫度燒結(jié)后產(chǎn)物的紫外可見漫反射光譜和紫外可見吸收光譜

Fig.5UV-Vis diffuse reflectance spectra (a), UV-Vis absorption spectra (b) of MgAl2O4:Mg xerogel powders calcined at different temperatures

根據(jù)文獻(xiàn)[33,34]可計(jì)算MgAl2O4:Mg熒光粉的顏色坐標(biāo)(L*, a*, b*)、色度參數(shù)(c*)、色彩角(H°)和色差(ECIE*)，這里L(fēng)*代表黑色(0)→白色(100)，a*代表綠色(-)→紅色(+)和b*代表藍(lán)色(-)→黃色(+) 通過(guò)計(jì)算，表1給出了MgAl2O4:Mg熒光粉的顏色坐標(biāo)(L*, a*, b*)、色度參數(shù)(c*)、色彩角(H°)和色差(ECIE*) 對(duì)于白顏色的樣品，主要觀察L*值的變化 從表1可以看出，L*值隨著燒結(jié)溫度的提高先增加后減小 當(dāng)樣品的結(jié)晶度較低甚至處于非晶態(tài)時(shí)，L*值約為55.878，顏色為灰棕色，與圖6(1)中樣品的實(shí)物照片一致 L*值隨著燒結(jié)溫度的提高而增加，主要是MgAl2O4的結(jié)晶度增加，顏色達(dá)到穩(wěn)定 進(jìn)一步提高燒結(jié)溫度時(shí)，MgO成相，導(dǎo)致其L*值有所下降 從表1也可以看出，ECIE*的變化趨勢(shì)與L*值一致 b*和c*的值隨著燒結(jié)溫度的提高而減小，而a*和H°呈無(wú)規(guī)則變化 雖然如此，卻不影響樣品顏色的判斷，實(shí)物照片如圖6所示 在800℃煅燒的MgAl2O4:Mg干凝膠粉末的L*值最大，說(shuō)明該樣品具有最亮的白色(圖6(3)) 在1000℃燒結(jié)的MgAl2O4:Mg干凝膠粉末，樣品由亮白色稍微變暗 從漫反射譜中可以看出，燒結(jié)溫度為700℃~800℃的樣品其反射率發(fā)生了很大的變化，色度參數(shù)的變化已非常大，樣品的顏色也由白中帶灰變?yōu)榘咨?其主要原因是，在燒結(jié)過(guò)程中MgAl2O4:Mg前驅(qū)體有機(jī)物雜質(zhì)迅速減少，MgAl2O4主晶格衍射峰強(qiáng)度，如圖2所示 這一現(xiàn)象，MgFe2O4干凝膠在500和600℃燒結(jié)時(shí)也能被觀察到[34]

Table 1

表1

表1MgAl2O4:Mg干凝膠粉末在不同溫度燒結(jié)后產(chǎn)物的色度參數(shù)和Eg值

Table 1Color coordinates and Eg values of MgAl2O4:Mg xerogel powders calcined at different temperatures

Sample	Color coordinates						Eg /eV
	L*	a*	b*	c*	Ho	ECIE*
600	55.878	5.226	13.080	14.085	68.221	57.626	2.090
700	70.892	0.345	10.249	10.296	88.072	71.636	3.643
800	98.318	-0.497	4.307	4.336	-83.418	98.414	3.803
900	98.049	-0.531	3.055	3.101	-80.140	98.098	4.027
1000	97.652	-0.161	2.391	2.396	-86.148	97.681	3.970

圖6MgAl2O4:Mg干凝膠粉末在不同溫度燒結(jié)后產(chǎn)物的實(shí)物照片

Fig.6Real photos of MgAl2O4:Mg xerogel powders calcined at different temperatures (1) 600℃; (2) 700℃; (3) 800℃; (4) 900℃; (5) 1000℃

根據(jù)Kubelka-Munk(K-M)理論可將MgAl2O4:Mg熒光粉的紫外可見漫反射光譜轉(zhuǎn)換為紫外-可見吸收光譜[27] 圖5b給出了MgAl2O4:Mg干凝膠粉末在不同溫度燒結(jié)產(chǎn)物的紫外可見吸收光譜圖 對(duì)于在600?C燒結(jié)的MgAl2O4:Mg干凝膠粉末得到的非晶態(tài)樣品，在200~850 nm波長(zhǎng)范圍具有很寬的吸收帶 與MgAl2O4相比，得到了類似的結(jié)果，可見非晶態(tài)的樣品的光吸收能力類似 當(dāng)燒結(jié)溫度提高到700?C時(shí)，光吸收范圍縮減為200~500 nm 在274 nm觀察到一個(gè)強(qiáng)的吸收峰，是陰離子空位F+心引起的[35] 隨著燒結(jié)溫度進(jìn)一步提高，在215和452 nm觀察到兩個(gè)新的吸收峰，可分別被歸因于MgO中的F心[35]和O2--Al3+間的電荷轉(zhuǎn)移[36] 紫外可見吸收光譜分析結(jié)果進(jìn)一步表明，在900℃燒結(jié)出現(xiàn)了MgO相，且燒結(jié)溫度和Mg顆粒對(duì)整個(gè)體系的顏色和光吸收性質(zhì)有重要的影響

基于公式(6)[33,37]，可計(jì)算出MgAl2O4:Mg熒光粉的帶隙能(Eg)值

(F(R)hν)n=A(hν-Eg)

式中h、v、Eg和A分別為普朗克常數(shù)、頻率、帶隙能值和吸收系數(shù) 圖7是MgAl2O4:Mg干凝膠粉末在不同燒結(jié)溫度獲得產(chǎn)物的Eg值 所合成樣品的Eg值由(F(R)hv)2 vs (hv)最陡處的斜率的截距而得，結(jié)果如圖7f所示和表1所示 MgAl2O4:Mg的Eg值隨燒結(jié)溫度的升高先增大后減小 樣品Eg值的增加可能是由于MgAl2O4:Mg樣品中有機(jī)官能團(tuán)隨著燒結(jié)溫度的升高而減少和結(jié)晶度的提高所致 但燒結(jié)溫度升高到1000℃后，MgAl2O4:Mg樣品的Eg值減小，主要是由于結(jié)晶度和MgO的協(xié)同作用所致



圖7MgAl2O4:Mg干凝膠粉末在不同溫度燒結(jié)后產(chǎn)物的Eg值及其與燒結(jié)溫度的關(guān)系

Fig.7Egvalues of MgAl2O4:Mg xerogel powders calcined at different temperatures (a) 600℃; (b) 700℃; (c) 800℃; (d) 900℃; (e) 1000℃; (f) relationship between Eg value and sintering temperature

2.5 發(fā)光性質(zhì)

圖8給出了MgAl2O4:Mg干凝膠粉末在800℃燒結(jié)產(chǎn)物的熒光光譜圖 從圖8可見，熒光光譜集中在635~690 nm波長(zhǎng)范圍內(nèi) 使用Origin 8.0軟件可將其擬合為三個(gè)高斯峰，分別位于650、656和680 nm 對(duì)于純MgAl2O4，在395和425 nm處可觀察到兩個(gè)熒光峰[8] 而引入鎂顆粒后，395和425 nm兩個(gè)熒光峰淬滅 Kato等[38]發(fā)現(xiàn)，MgO陶瓷在600 nm附近有一強(qiáng)發(fā)射峰，但是沒有分析其機(jī)理 Panin等[39]用簡(jiǎn)單的濕化學(xué)法合成了顆粒尺寸約為500 nm的MgO，在696 nm附近出現(xiàn)一個(gè)點(diǎn)缺陷引起的強(qiáng)熒光發(fā)射峰 Cui等[40]用共沉淀法合成了純MgO，在325 nm波長(zhǎng)的光激發(fā)下在650和666 nm出現(xiàn)了強(qiáng)熒光發(fā)射峰 這些發(fā)射峰是氧空位、鎂空位、間隙氧和缺陷引起的 對(duì)于在900和1000℃燒結(jié)得到的MgAl2O4:Mg樣品，其發(fā)射峰主要由氧空位和鎂空位引起



圖8MgAl2O4:Mg干凝膠粉末在800℃燒結(jié)后產(chǎn)物的熒光光譜

Fig.8Fluorescence spectra of MgAl2O4:Mg xerogel powders calcined at 800℃

圖9給出了MgAl2O4:Mg干凝膠粉末在800℃燒結(jié)產(chǎn)物的色度圖 色度圖基于MgAl2O4:Mg干凝膠粉末在800℃燒結(jié)產(chǎn)物的熒光光譜和使用CIE 1931色度軟件計(jì)算的結(jié)果 從圖9可見，CIE色度坐標(biāo)值為(x, y)=(0.7254, 0.2746)，表現(xiàn)為紅色發(fā)光 燈用的三基色紅色熒光粉使用的是氧化釔銪，只能發(fā)射611 nm的紅光 MgAl2O4:Mg具有較長(zhǎng)的紅色發(fā)光范圍，在LED中摻雜適量的紅色熒光粉有利于改善顯色性及色溫 因此，MgAl2O4:Mg是一種潛在的燈用紅色熒光粉[41,42]



圖9MgAl2O4:Mg干凝膠粉末在800℃燒結(jié)后產(chǎn)物的色度

Fig.9CIE diagram of MgAl2O4:Mg xerogel powders calcined at 800℃

隨著燒結(jié)溫度的提高峰的強(qiáng)度發(fā)生了變化，而峰的位置幾乎不變 圖10給出了650 nm的熒光發(fā)射峰熒光強(qiáng)度與燒結(jié)溫度的關(guān)系 由圖10可知，隨著燒結(jié)溫度的提高熒光強(qiáng)度逐漸減弱 對(duì)于在600~800℃燒結(jié)的MgAl2O4:Mg樣品，熒光強(qiáng)度的降低可能是有機(jī)物官能團(tuán)的減少引起的 當(dāng)數(shù)據(jù)溫度提高到900和1000℃，熒光強(qiáng)度進(jìn)一步減弱，是整個(gè)體系結(jié)晶度的提高減少了氧空位、鎂空位以及缺陷等的含量所致 同時(shí)，熒光強(qiáng)度的降低與MgAl2O4:Mg熒光粉的Eg值增加也有一定關(guān)系 這表明，MgAl2O4:Mg熒光粉的發(fā)光性能主要受雜質(zhì)、Eg值、空位和缺陷等的協(xié)同作用的影響



圖10熒光強(qiáng)度與燒結(jié)溫度的關(guān)系

Fig.10Relationship between luminescence intensity at 650 nm and sintering temperature

2.6 發(fā)光機(jī)理

基于能帶排列理論構(gòu)建的多元復(fù)合物半導(dǎo)體增強(qiáng)發(fā)光的能帶排列方式，有I型能帶排列、II型能帶排列和III型能帶排列[43~46] MgAl2O4:Mg屬于特殊的II型能帶排列 為了詳細(xì)的分析MgAl2O4:Mg熒光粉的發(fā)光機(jī)理，圖11給出了MgAl2O4和Mg顆粒的能級(jí)圖 根據(jù)能帶理論，激光照射到MgAl2O4:Mg熒光粉，使電子從MgAl2O4的價(jià)帶躍遷到導(dǎo)帶，從而在價(jià)帶留下空穴 躍遷到導(dǎo)帶的電子，一部分經(jīng)由費(fèi)米能級(jí)進(jìn)入鎂顆粒的價(jià)帶 由于金屬顆粒的導(dǎo)帶和價(jià)帶重合電子很容易躍遷到其導(dǎo)帶，通過(guò)表面等離子體共振(SPR)散射回MgAl2O4的導(dǎo)帶[47,48] 根據(jù)文獻(xiàn)[47]，這一現(xiàn)象導(dǎo)致主晶格相的帶邊發(fā)射淬滅 MgAl2O4的熒光發(fā)射峰集中在395和425 nm，而本文的實(shí)驗(yàn)中并未觀察到相關(guān)的熒光發(fā)射峰，就是這一原因所致 此外，躍遷到MgAl2O4導(dǎo)帶的電子在缺陷能級(jí)等的作用下弛豫到更低的能級(jí)，進(jìn)而與價(jià)帶空穴復(fù)合，多余的能量以光子的形式釋放 較高能級(jí)上的電子繼續(xù)向更低能級(jí)弛豫，最終與MgAl2O4導(dǎo)帶的空穴復(fù)合并發(fā)射光子 由此可見，將鎂顆粒引入到MgAl2O4系統(tǒng)中使MgAl2O4的本征發(fā)射淬滅，在缺陷等的作用下產(chǎn)生了新的熒光發(fā)射峰



圖11MgAl2O4:Mg熒光粉的發(fā)光機(jī)理

Fig.11Photoluminescence mechanism of MgAl2O4:Mg phosphors

3 結(jié)論

用超聲輔助聚丙烯酰胺凝膠法可合成新穎的方便面型MgAl2O4:Mg熒光粉 在MgAl2O4體系中引入Mg金屬顆粒抑制了MgAl2O4相的形成，且只有在900℃及以上的溫度燒結(jié)鎂顆粒才能氧化成MgO 隨著燒結(jié)溫度的提高能帶值先增大后稍減小，顏色由暗棕色變?yōu)榘咨?鎂顆粒的引入使MgAl2O4本征發(fā)射峰淬滅，主要是金屬顆粒的表面等離子體共振所致；在650、656和680 nm出現(xiàn)三個(gè)新的熒光發(fā)射峰，是缺陷能級(jí)引起的

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This paper describes the synthesis and characterization of a composite constituted by an antiarthritic agent (AA) intercalated into a layered double hydroxide (LDH) supported on magnesium ferrite. Core-shell nanocomposites were prepared by depositing Mg-Al-NO(3)-LDH on a MgFe(2)O(4) core prepared by calcination of a nonstoichiometric Mg-Fe-CO(3)-LDH. Intercalation of ibuprofen and glucuronate anions was performed by ion-exchange with nitrate ions. The structural characteristics of the obtained products were investigated by powder X-ray diffraction, element chemical analysis, Fourier transform infrared spectroscopy, and thermogravimetric analysis. Morphologies of the nanocomposite particles were examined by scanning electron microscopy and transmission electron microscopy. The products were shown to intercalate substantial amounts of AA with enhanced thermal stabilities. Room-temperature magnetic measurements by vibrating sample magnetometry revealed that the products show soft ferromagnetic properties suitable for potential utilization in magnetic arthritis therapy.

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