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酒石酸辅助制备SrTiO_3：Pr~（3+）纳米颗粒和HF后处理对其发光增强的研究

作　者: 贺秀娴
导　师: 沈明荣
学　校: 苏州大学
专　业: 材料物理与化学
关键词: 溶胶-凝胶法 SrTiO3:Pr3+ 酒石酸 红光发射 氧空位
分类号: TB383.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


近年来,稀土Pr3+掺杂ABO3氧化物受到了极大的关注,它能在低能量电子或紫外光激发下发射较强的红光,且发射的红光非常接近国际发光照明委员会基色系统坐标,所以Pr3+掺杂ABO3氧化物是一种新型的红色荧光材料,可以作为下一代平板显示技术——场致电子发射显示器（field emission display,简写为FED）的红色荧光粉,因而制备高发光强度的Pr3+掺杂ABO3氧化物荧光粉具有非常重要的意义。本论文制备了Pr3+和Al3+共掺杂的SrTiO3纳米荧光粉,分别从制备工艺和HF后处理两方面来调控Pr3+的红光发射。首先采用酒石酸辅助溶胶-凝胶（Sol-Gel）的方法,制备了颗粒较小、分布均匀的Sr0.998Pr0.002Ti1-xAlxO3纳米荧光粉样品,并且研究了酒石酸含量、Al掺杂量以及退火温度对Pr3+红光发射强度的影响。研究表明微量的酒石酸便可以促使样品形成SrTiO3纯相,而且得到Pr3+红光发射强度最佳的工艺条件为:（1）酒石酸与所有金属（包括Ti、Sr和Pr）摩尔比为2:1;（2）Al的掺杂量为2%;（3）退火温度为1000?C。相关结果已被Material Chemistry and Physics接收。另外,根据文献报道,用氢氟酸（HF）刻蚀SrTiO3单晶后会产生氧空位,而氧空位在SrTiO3的禁带中会稳定一个自限的空穴能级,从而在室温下发射蓝光。又因为氧空位的蓝光发射光谱刚好与Pr3+的红光激发光谱有部分重叠,因而可以通过氧空位的多少来调制Pr3+的红光强弱。本论文通过研究HF后处理Sr0.998Pr0.002Ti0.98Al0.02O3(简写为SrTiO3:Pr3+)纳米粉末的微观结构、颗粒大小和光致发光,发现5%HF后处理10分钟后,Pr3+的红光强度增大了约18倍。这一红光强度的增大可以归因于HF后处理产生了氧空位,此氧空位能有效地将能量从SrTiO3基质转移给Pr3+,从而使得Pr3+的红光发射强度增大。同时研究还发现,采用真空退火的后处理方式,SrTiO3:Pr3+粉末的红光强度却只增大了约4倍,这表明在改善Pr3+红光发射强度方面,HF后处理是一种更加有效的方法。相关结果已发表在Journal of Luminescence上。

全文目录


中文摘要  4-5
Abstract  5-9
第一章 引言  9-15
  1.1 发光材料及发光原理的简介  9-11
  1.2 稀土发光材料  11-12
    1.2.1 稀土发光材料的简介  11-12
    1.2.2 稀土发光材料的应用  12
  1.3 本文的研究意义和研究内容  12-14
  参考文献  14-15
第二章 SrTiO_3:Pr~(3+)纳米粉末的制备和表征  15-22
  2.1 溶胶-凝胶法  15-18
    2.1.1 溶胶-凝胶法的基本概念  15-16
    2.1.2 溶胶-凝胶法采用的原料及基本原理  16-18
    2.1.3 溶胶-凝胶法的应用现状  18
  2.2 实验原料、仪器及制备工艺  18-19
    2.2.1 实验原料  18
    2.2.2 实验仪器  18-19
    2.2.3 制备工艺  19
  2.3 样品的表征  19-21
    2.3.1 XRD 测试  20
    2.3.2 光致发光测试  20
    2.3.3 表面形貌的测试  20
    2.3.4 粉末的价态分析  20-21
  参考文献  21-22
第三章 酒石酸对SrTiO_3:Pr~(3+)荧光粉结构和发光的影响  22-32
  3.1 引言  22-23
  3.2 实验方法  23
  3.3 实验结果与讨论  23-29
    3.3.1 SrTiO_3:Pr~(3+)纳米颗粒的微观结构  23-25
    3.3.2 SrTiO_3:Pr~(3+)纳米颗粒的表面形貌和颗粒大小  25-26
    3.3.3 SrTiO_3:Pr~(3+)纳米颗粒的发光性能  26-29
  3.4 本章小结  29-30
  参考文献  30-32
第四章 HF 腐蚀加强SrTiO_3:Pr~(3+)粉末光致发光  32-42
  4.1 引言  32-33
  4.2 实验方法  33
  4.3 实验结果与讨论  33-39
    4.3.1 HF 处理前后SrTiO_3:Pr~(3+)的微结构和表面形貌  33-34
    4.3.2 HF 后处理对SrTiO_3:Pr~(3+)光致发光的影响  34-39
  4.4 本章小结  39-40
  参考文献  40-42
第五章 总结  42-44
攻读硕士期间公开发表的论文  44-45
致谢  45-46

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中图分类: > 工业技术 > 一般工业技术 > 工程材料学 > 特种结构材料
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