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1、(10)申请公布号 CN 103366086 A (43)申请公布日 2013.10.23 CN 103366086 A *CN103366086A* (21)申请号 201310238621.9 (22)申请日 2013.06.17 G06F 19/00(2011.01) (71)申请人 青岛农业大学 地址 266109 山东省青岛市城阳区长城路 700 号青岛农业大学化学与药学院 (72)发明人 师进生 王丽丽 姚慧民 (54) 发明名称 一种快速预测 Sb3+吸收带能级的方法 (57) 摘要 本发明公开了一种快速预测 Sb3+吸收带能级 的方法， 先计算 Sb3+作为发光中心的荧光粉中基。
2、 质的化学键参数， 包括键的共价性、 极化率、 配位 体的电荷和中心离子的配位数， 然后确定 Sb3+在 荧光粉中占据的格位， 利用环境因子的计算公式， 计算该格位的环境因子， 确定 Sb3+在荧光粉中的 A、B、C带能级位置， 建立基质环境因子与三种能 级位置之间的关系。 利用这些经验公式， 可以实现 快速预测 Sb3+吸收带能级。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 3 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书3页 附图3页 (10)申请公布号 CN 103366086 A CN 103366086 A *CN10。
3、3366086A* 1/1 页 2 1. 一种快速预测 Sb3+吸收带能级的方法， 其特征在于包括以下步骤 ： 1） 计算 Sb3+作为发光中心的荧光粉中基质的化学键参数 ； 2） 利用环境因子公式计算 Sb3+占据的阳离子格位的环境因子 ； 3） 辨认 Sb3+在荧光粉中的 A、 B、 C 带能级位置 ； 4） 建立 Sb3+在荧光粉中的 A、 B、 C 带能级位置同荧光粉基质环境因子的经验公式， 实 现 Sb3+吸收带能级的预测。 2. 根据权利要求 1 中所述的快速预测 Sb3+吸收带能级的方法， 其特征在于计算的 Sb3+ 作为发光中心的荧光粉中基质的化学键参数包括中心离子和配体间化学。
4、键的共价性、 化学 键键体积的极化率、 配体阴离子的有效电荷和中心离子的配位数。 3. 根据权利要求 1 中所述的快速预测 Sb3+吸收带能级的方法， 其特征在于 ： 运用的环 境因子的计算公式中，fc(i) 是中心离子和第 i 个配位体间化学键的共价性，(i) 是第 i 个化学键键体积的极化率，Q(i) 是第 i 个配位阴离子的有效电荷， 表示对阳离子周围的 所有配体求和。 4. 根据权利要求 1 中所述的快速预测 Sb3+吸收带能级的方法， 其特征在于 ： 所述的吸 收带能级为 Sb3+在荧光粉中的 A、 B、 C 带能级， Sb3+属于 ns2型离子， ns2型离子的光谱通常 表现为 4。
5、 个吸收带， 按能量由低到高顺序依次命名为 A、 B、 C 和 D 带， 其中， A、 B 和 C 带为 电子由 ns2 nsnp 跃迁的结果。 权 利 要 求 书 CN 103366086 A 2 1/3 页 3 一种快速预测 Sb3+吸收带能级的方法 技术领域 0001 本发明涉及应用能级经验规律来预测发光中心能级， 特别涉及一种快速预测 Sb3+ 吸收带能级的方法。 背景技术 0002 荧光粉是照明和显示领域的关键材料， 是影响照明和显示器件光效、 使用寿命、 显 色指数、 色温等主要指标的关键因素。 大多数荧光粉的激活剂采用的是稀土元素， 随着国家 稀土战略的调整， 稀土的价格正在快速。
6、上涨， 因此， 开发其它非稀土元素的离子作为激活剂 的新型荧光粉， 就显得十分重要。 但是， 目前关于荧光粉的常用激活剂离子的吸收带能级规 律研究较少， 使得荧光粉的开发过程中缺乏理论指导， 研发过程存在盲目性， 这就需要建立 常用发光中心离子的吸收带能级规律从而对荧光粉的研发进行有效的理论指导。Sb3+属于 ns2型离子， ns2型离子由于最外层只有两个s电子， 受激发后电子所处的p轨道位于离子的 最外层， 因此 ns2离子光谱的位置受基质影响较大， 吸收光谱对基质环境十分敏感。 0003 2010 年， 孙强利用复杂晶体化学键介电理论和环境因子的计算公式建立了 Pb2+ 能级位置与荧光粉基。
7、质环境的经验公式。 0004 2011 年， 孙强利用复杂晶体化学键介电理论和环境因子的计算公式建立了快速 预测 Tl+离子能级位置的方法。 发明内容 0005 本发明的目的是提供一种快速预测 Sb3+吸收带能级的方法。 0006 本发明的目的是这样达到的 ： 搜集 Sb3+作为发光中心的荧光粉的相关文献， 分析 Sb3+的能级位置以及Sb3+进入的晶体格位。 查找文献中涉及到的基质的晶体结构和折射率， 利用复杂晶体化学键介电理论， 计算基质晶体的化学键参数。利用环境因子计算公式将配 位因素隐含在表达式中整合基质晶体的化学键参数得到各个基质的环境因子。 将Sb3+的吸 收带的能量对基质的环境因。
8、子分别作图， 拟合得到 Sb3+的能级位置与基质环境因子的经验 公式。包括如下步骤 ： （1） 发光中心 Sb3+能级规律的建立 ： 1） 搜集 Sb3+作为发光中心的荧光粉的相关文献， 辨认其中 Sb3+进入的晶体格位以及 Sb3+的A、B、C 带的能级位置， ns2型离子的光谱通常表现为 4 个吸收带， 按能量由低到高顺 序依次命名为A、B、C 和D 带。其中，A、B 和C 带为电子由 ns2 nsnp 跃迁的结果 ； 2） 查找文献中涉及到的基质的晶体结构和折射率 ； 3） 利用复杂晶体化学键介电理论， 计算基质晶体的化学键参数， 包括化学键的共价性、 键体积的极化率、 配位阴离子的有效。
9、电荷及阳离子的配位数 ； 4） 利用环境因子计算公式式中，fc(i) 是中心离子和第 i 个配位体间化学键的共价性， (i) 是第 i 个化学键键体积的极化率，Q(i) 是第 i 个配位阴离子的有效电荷， 表示对 阳离子周围的所有配体求和， 将配位因素隐含在表达式中整合基质晶体的化学键参数得到 说 明 书 CN 103366086 A 3 2/3 页 4 各个基质的环境因子 ； 5） 将 Sb3+的A、B、C 带的能量对基质的环境因子分别作图， 拟合得到 Sb3+的A、B、C 带 的能级位置与基质环境因子的经验公式 ； （2） 一种快速预测 Sb3+吸收带能级的方法 ： 1） 查找基质的晶体结。
10、构和折射率 ； 2） 利用复杂晶体化学键介电理论， 计算该基质晶体的化学键参数 ； 3） 利用环境因子计算公式， 计算该基质的环境因子 ； 4） 利用 Sb3+的A、B、C 带的能级位置与基质环境因子的经验公式， 预测 Sb3+在这种基 质中的能级位置。 附图说明 0007 图 1 为 Sb3+的A 带 能 级 与 基 质 环 境 因 子 的 关 系 图，拟 合 方 程 为 EA=6.1699-1.6524he。 0008 图 2 为 Sb3+的B 带 能 级 与 基 质 环 境 因 子 的 关 系 图，拟 合 方 程 为 EB=6.724-1.708he。 0009 图 3 为 Sb3+的C。
11、 带 能 级 与 基 质 环 境 因 子 的 关 系 图，拟 合 方 程 为 EC=7.089-1.7758he。 具体实施方式 0010 实施例一 ： 快速预测 Sb3+在 Zn2SiO4中吸收带能级位置 1）查找 Zn2SiO4的晶体结构为三斜晶系， 空间群 R -3 H， 晶胞参数为 a=13.948 ， b=13.948 ， c=9.315 ， =90o， =120 o， 折射率为 n=1.705 ； 2） 利用复杂晶体化学键介电理论， 计算 Zn2SiO4基质晶体的化学键参数 ； 3） 整合基质晶体的化学键参数得到 Zn2SiO4基质晶体 Zn(1) 和 Zn(2) 的环境因子分别 。
12、为 1.747 和 1.697 ； 4） 利用 Sb3+的A 带的能级位置与基质环境因子的经验公式， 预测 Sb3+在 Zn2SiO4两个 格位中的 A 带的能级位置分别为 3.283 eV 和 3.366 eV。 0011 实施例二 ： 快速预测 Sb3+在 CdWO4中吸收带能级位置 1）查找 CdWO4的晶体结构为单斜晶系， 空间群 P 1 2/c 1， 晶胞参数为 a=5.0289， b=5.8596 ， c=5.0715 ， =90 o， =91.519 o， 折射率为 n=2.25 ； 2） 利用复杂晶体化学键介电理论， 计算 CdWO4基质晶体的化学键参数 ； 3） 整合基质晶体。
13、的化学键参数得到 CdWO4基质晶体 Cd 格位的环境因子为 1.6531 ； 4） 利用 Sb3+的A 带的能级位置与基质环境因子的经验公式， 预测 Sb3+在 CdWO4的 Cd 格位中 A 带的能级位置为 3.438 eV。 0012 实施例三 ： 快速预测 Sb3+在 Sr2ZnWO6中吸收带能级位置 1） 查找 Sr2ZnWO6的晶体结构为立方晶系， 空间群 F m -3 m， 晶胞参数为 a=b=c=7.956 ， =90 o， 折射率为 n=2.1 ； 2） 利用复杂晶体化学键介电理论， 计算 Sr2ZnWO6基质晶体的化学键参数 ； 3） 整合基质晶体的化学键参数得到 Sr2ZnWO6基质晶体 Zn 格位的环境因子为 1.4426 ； 说 明 书 CN 103366086 A 4 3/3 页 5 4） 利用 Sb3+的A 带的能级位置与基质环境因子的经验公式， 预测 Sb3+在 Sr2ZnWO6的 Zn 格位中 A 带的能级位置为 3.786 eV。 说 明 书 CN 103366086 A 5 1/3 页 6 图 1 说 明 书 附 图 CN 103366086 A 6 2/3 页 7 图 2 说 明 书 附 图 CN 103366086 A 7 3/3 页 8 图 3 说 明 书 附 图 CN 103366086 A 8 。