助熔剂法合成KMF3(M=Mn,Zn,Mg)及其光学性质研究

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在三元化合物中,具有钙钛矿结构的氟化物AMF3(A为碱金属,M为碱土金属或过渡金属)具有丰富的物理化学性质,例如磁性、磁性、光学等性质。这主要是因为其相应的性质可以通过阳离子的取代而进行优化调试,从而使得这一类化合物在缤纷的无机化合物大家族中格外的显眼,对这一类化合物的研究也一直吸引着科学界的目光。但是正如人们所知,氟化物具有比较强的腐蚀性,因此在对该类化合物进行合成的过程中对设备和反应条件的要求都比较苛刻。这一点大大的限制了氟化物的进一步研究和推广应用。目前,科学界针对钙钛矿氟化物AMF3所采用的合成手段主要包括:传统固相合成法,水(溶剂)热合成法,反胶束合成法,微乳法,机械法,微波辅助下的水热和固相合成法等。但是,这些合成手段受到反应条件和设备的限制,存在着相应的缺陷。为了尽可能的缩短反应时间,提高反应产率,拓宽这一类化合物的应用范围,本文采用传统的助熔剂法快速大量的合成出纯度高,结晶度好的KMF3(M=Mg,Mn, Zn)样品。这一合成过程对设备要求低,反应条件温和,反应操作简单,反应产率高,后处理易行,无需加入任何表面活性剂。值得一提的是,反应中化合物NH4HF2在作为助熔剂为反应提供内环境的同时,还作为反应的氟源参与到反应中,这不仅简化了反应操作还提高了反应的产率。此外,本文还通过对反应时间,反应温度等的对比试验摸索出KMF3(M=Mg, Mn, Zn)样品合成的最佳反应条件。另外,本文还通过助熔剂法实现了铕掺杂化合物KMgF3:Eu样品的合成,所得样品具有稳定优异的发光性能。在KMgF3:Eu样品中金属铕离子以Eu2+/Eu3+形式共存。因此,我们通过改变激发波长来对红光和蓝光的比例进行调节,由此来改变KMgF3:Eu样品的发光颜色。此外,采用助熔剂法合成出的基质化合物KMgF3在430nm附近处有一个宽带荧光发射,这是由其色中心和氧缺陷造成的。综合以上的三种发光因素,所得KMgF3:Eu的样品几乎具备全光谱的荧光发射。因此,有理由预测,通过改变激发波长或者掺杂的稀土离子的量可以实现这一样品的白光发射。
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