【背景及概況】^[1][2][3]

鎢酸鹽是一種重要的無機功能材料，具有廣闊的應(yīng)用前景和發(fā)展?jié)摿?，可以用作閃爍晶體、發(fā)光基質(zhì)材料、光致發(fā)光物質(zhì)、氣敏材料、催化劑等。鎢酸鹽是典型的自激活發(fā)光材料，它的發(fā)光源于 WO4^2-絡(luò)合離子，在 X射線，紫外光及陰極射線激發(fā)下它們就能發(fā)出高效的熒光。鎢酸鹽的發(fā)光光譜一般都很穩(wěn)定，本征發(fā)光譜的譜帶很寬，占了大部分的可見光區(qū)域。根據(jù)結(jié)構(gòu)的不同，鎢酸鹽可以分為白鎢礦型和黑鎢礦型兩種。在金屬鎢酸鹽中，鎢酸鈣、鎢酸鉛、鎢酸鋅、鎢酸鎘、鎢酸鋇等均是重要的無機材料。由于鎢酸鹽作為閃爍晶體具有發(fā)光效率高、密度大、抗輻照損傷能力強、無潮解等優(yōu)點，因此引起人們廣泛的關(guān)注。

鎢酸鋇（BaWO₄）是眾多二價金屬鎢酸鹽中的一種，是一種重要的光電功能材料。鎢酸鋇晶體具有受激拉曼散射特性，是一種很有前景的拉曼激光晶體。鎢酸鋇晶體可用于全固態(tài)激光器，有可能設(shè)計使它在特別光譜區(qū)發(fā)出輻射。鎢酸鋇晶體因其特別的光致發(fā)光、熱致發(fā)光和受激拉曼散射等特性而在許多領(lǐng)域比如光電、醫(yī)學(xué)、光譜學(xué)等中都有重要的應(yīng)用價值。

【結(jié)構(gòu)】^[1]

鎢酸鋇晶體屬于體心四方白鎢礦結(jié)構(gòu)，空間群 I41/a，點群 C4h6，結(jié)構(gòu)如下：

【特性】^[1]

鎢酸鋇分子量 385.19。無色四方系晶體。難熔解，相對密度5.0415。微溶于水，溶于硝酸銨溶液。能被沸熱的無機酸分解而生成黃色的三氧化鎢。

【制備】^[2]

方法1：加熱三氧化鎢和碳酸鋇的混合物，或由硼鎢酸(H₅BW₁₂O₄₀)和煮沸的氫氧化鋇水溶液作用分離出硼酸鋇而得鎢酸鋇。

方法2：以鎢酸鈉 和硝酸鋇為起始反應(yīng)物，檸檬酸為金屬離子絡(luò)合劑及導(dǎo)向劑，蒸餾水為溶劑，采用微波輻射工藝技術(shù)，具體操作方案如下：

1）在室溫下，準(zhǔn)確稱量0.1649克鎢酸鈉(NaWO₄·2H₂O)固體，加入10毫升蒸餾水，從而配制特定濃度的鎢酸鈉溶液；

2）稱量0.1307克硝酸鋇(Ba(NO₃)₂)和0.0105克檸檬酸，加入10毫升水，高速攪拌5分鐘，配制混合溶液；

3）將步驟1）所述溶液轉(zhuǎn)移至步驟二溶液中，繼續(xù)攪拌10分鐘；

4）將此混合溶液置于微波反應(yīng)器中持續(xù)反應(yīng)30分鐘停止；

5）所得產(chǎn)物自然冷卻后用蒸餾水及無水乙醇分別洗滌3～5次，60℃真空干燥48小時，即可獲得多孔梭型鎢酸鋇材料。

【應(yīng)用】^[2][3]

鎢酸鋇自身獨特的晶體結(jié)構(gòu)賦予材料優(yōu)越的發(fā)光和受激拉曼散射特性，因此可作為良好的光學(xué)材料或激光施主材料，在光電子學(xué)、醫(yī)藥學(xué)、激光傳感等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價值和開發(fā)前景。應(yīng)用舉例如下：

制備一種以鎢酸鋇為基質(zhì)、鈰和鈦元素充當(dāng)主要發(fā)光中心的鈦鈰共摻雜鎢酸鋇發(fā)光薄膜。與傳統(tǒng)的發(fā)光粉制作的顯示屏相比，發(fā)光薄膜在對比度、分辨率、熱 傳導(dǎo)、均勻性、與基底的附著性、釋氣速率等方面都顯示出較強的優(yōu)越性。 因此，作為功能材料，發(fā)光薄膜在諸如陰極射線管CRTs、電致發(fā)光顯示 ELDs及場發(fā)射顯示FEDs等平板顯示領(lǐng)域中有著廣闊的應(yīng)用前景。本發(fā)明的鈦鈰共摻雜鎢酸鋇發(fā)光薄膜，薄膜的化學(xué)通式為 Ba1?x?yW₂O₈:xCe³⁺，yTi⁴⁺；其中，Ba1?x?yW₂O₈（鎢酸鋇）為基質(zhì)，鈰和鈦為摻雜元素；x的取值范圍為0.1～0.4，y的取值范圍為0.05～0.3；優(yōu)選x的取值為0.2，y的取值為0.1。其制備工藝如下：

步驟S1、陶瓷靶材的制備：根據(jù)化學(xué)通式Ba1?x?yW₂O₈:xCe³⁺，yTi⁴⁺各元素化學(xué)計量比，選用BaO，WO₃，Ce₂O₃和TiO₂粉體，經(jīng)過均勻混合后，在900～1300℃（優(yōu)選1250℃）下燒結(jié)，得到靶材；其中，x的取值范圍為 0.1～0.4，y的取值范圍為0.05～0.3；優(yōu)選，x的取值為0.2，y的取值為0.1；

步驟S2、將步驟S1中的靶材和襯底裝入磁控濺射鍍膜設(shè)備的真空腔體，用機械泵和分子泵把腔體的真空度抽至1.0×10?3Pa～1.0×10?5Pa，優(yōu)選真空度為5.0×10?4Pa；

步驟S3、調(diào)整磁控濺射鍍膜工藝參數(shù)為：基靶間距為50～100mm，優(yōu)選75mm；襯底溫度為250℃～750℃，優(yōu)選600℃；通入純氬氣和氫氣混合作工作氣體（其中，氫氣的體積百分比為1～15％，優(yōu)選10％），氣體流量 15～30sccm，優(yōu)選25sccm；磁控濺射工作壓強0.2～4.5Pa，優(yōu)選2.0Pa；工藝參數(shù)調(diào)整完后，接著進行制膜，得到薄膜樣品；

步驟S4、將步驟S3得到的薄膜樣品置于真空爐中，于500～800℃、真空狀態(tài)下退火處理1～3h，得到化學(xué)通式為Ba1?x?yW₂O₈:xCe³⁺，yTi⁴⁺的鈦鈰共摻雜鎢酸鋇發(fā)光薄膜；其中，Ba1?x?yW₂O₈為基質(zhì)，Ce和Ti為摻雜元素。

【參考文獻】

[1] 易小紅. 納米鎢酸鋇與鎢酸鎘的合成及其發(fā)光性能研究[D]. 福州大學(xué), 2010.

[2] 孫嬿;李春生;王莉娜;馬雪剛;王耀祖.一種多孔梭形鎢酸鋇的制備. CN201210052194.0 ，申請日2012-03-02

[3] 周明杰;王平;陳吉星;黃輝.鈦鈰共摻雜鎢酸鋇發(fā)光薄膜、其制備方法及有機電致發(fā)光器件. CN201110126043.0 ，申請日2011-05-16