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锶的含氧酸盐发光粉的制备及性能研究

作　者: 杨国忠
导　师: 翟永清
学　校: 河北大学
专　业: 无机化学
关键词: 锶的含氧酸盐发光材料燃烧法 Sr2CeO4 SrO·Y2O3:Eu SrAl2Si2O8:Eu，Dy
分类号: O614.232
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

世界因为光的存在而绚丽多彩,各种发光材料的应用使我们的生活变得更加美好。尽管发光材料的种类繁多,但基质阳离子基本以第Ⅱ族元素为主。因此,本课题采用燃烧法合成了三种具有代表性的锶的含氧酸盐发光材料,并应用热重-差热分析(TG-DTA)、X射线粉末衍射技术(XRD)、荧光光谱(FL)、扫描电镜(SEM)等较系统研究了该类发光粉的形成过程、结构及发光性能,较深入的研究了发光机理,阐明了发光材料组成及结构的改变、不同合成条件对发光特性的影响规律,以期总结出锶的含氧酸盐类发光材料的共同发光规律及提高该类材料发光性能的工艺方法。本文主要包括以下四部分：第一章为绪论部分,主要介绍了发光材料的应用及研究进展、评价发光材料性能优劣的一些指标,发光的原因机理以及影响发光的一些因素。此外,介绍了发光材料的常见合成方法、表征手段,并阐述了选题的目的及意义。第二章详细介绍了蓝色荧光粉Sr2CeO4的燃烧法合成并对产物的物相结构及合成工艺条件对发光性能的影响进行了研究。结果表明燃烧后的前驱物经800℃焙烧已有目标产物Sr2CeO4生成,1100℃时可得到较纯正交晶系的Sr2CeO4相。颗粒的形貌为不规则球形,平均粒径在80nm左右。Sr2CeO4的激发光谱是宽带双峰结构,此宽带属于Ce4+的电荷迁移带,两个峰分别位于305nm和348nm,后者为主峰。用348nm紫外光激发样品,发出明亮的蓝光,其发射光谱也是一个宽带,最大峰位于470nm,此峰属于Ce4+的f→t1g跃迁。实验中发现了一种能明显改善发光性能的新型添加剂,并解释了产生这种影响的原因。第三章主要研究了红色荧光粉SrO·Y203:Eu的燃烧法合成及其结构与发光性能之间的关系。结果表明：制得的样品含有SrY2O4和Y2O3两相,分别属于正交晶系和立方晶系。所合成样品颗粒为球形,一次颗粒粒径为100-200nm。样品的激发主峰在280nm处,为O2-的2p轨道到Eu3+的4f轨道的电荷迁移跃迁所致,主发射峰位于592nm,属于Eu3+的5D0→7F1跃迁,614nm处还有一较强的发射峰,归属于Eu3+的5D0→7F2跃迁。此外,研究发现甘氨酸与硝酸根配比、焙烧温度、Eu3+浓度等条件均对SrO·Y203:Eu的亮度有一定的影响。第四章主要介绍了采用燃烧法合成长余辉材料SrAl2Si2O8:Eu,Dy过程中的合成工艺条件的改变对样品的组成、物相结构及发光性能的影响,探讨了产生这些影响的原因。结果表明：长余辉性能最佳时产物属于六方晶系及单斜晶系的混晶；其激发峰是位于290-400nm处的宽带峰；发射峰是位于380-520nm处的宽带峰,由两个发光中心构成,390nm处的发射峰归属于Dy3+的4H21／2→6H15／2跃迁,440nm处的发射峰归属于Eu2+的4f65d1→4f7跃迁。实验中首次发现了掺杂的Dy3+在Eu2+,Dy3+共掺杂型长余辉材料中的发光现象,解释了样品中Dy3+的发射光谱随晶体结构的变化规律,并对样品的余辉时间及余辉强度随晶体结构的变化规律进行了探讨。

全文目录

摘要  5-7
Abstract  7-13
第1章绪论  13-28
  1.1 发光材料的应用及其研究进展  13-16
    1.1.1 发光材料的应用  13-15
    1.1.2 发光材料的类型  15-16
    1.1.3 发光材料的发展趋势  16
  1.2 发光材料的主要性能指标  16-17
    1.2.1 激发光谱  16-17
    1.2.2 发射光谱  17
    1.2.3 发光亮度  17
    1.2.4 量子效率  17
    1.2.5 色坐标  17
    1.2.6 余辉  17
    1.2.7 发光衰减  17
  1.3 发光材料的发光原理  17-20
    1.3.1 空穴转移模型  18-19
    1.3.2 位型坐标模型  19-20
  1.4 影响发光的因素  20-21
    1.4.1 激活剂浓度的影响  20
    1.4.2 温度效应的影响  20-21
    1.4.3 化学组成及晶体结构的影响  21
    1.4.4 其他掺杂离子的影响  21
  1.5 影响稀土离子发光特性的因素  21-22
    1.5.1 晶体场的影响  21
    1.5.2 稀土离子的配位数的影响  21-22
    1.5.3 稀土离子所处格位的影响  22
  1.6 常见合成发光材料的方法  22-24
    1.6.1 高温固相法  22
    1.6.2 溶胶-凝胶法  22-23
    1.6.3 燃烧法  23
    1.6.4 化学共沉淀法  23
    1.6.5 微波合成法  23-24
    1.6.6 微波-水热合成法  24
    1.6.7 喷雾热解法  24
  1.7 发光材料的常用表征手段  24-26
    1.7.1 热重-差热分析(TG-DTA)  24
    1.7.2 X射线衍射分析(XRD)  24-25
    1.7.3 扫描电镜(SEM)  25
    1.7.4 激发和发射光谱  25
    1.7.5 余辉测试  25-26
  1.8 本论文的选题思路及创新点  26-28
第2章蓝色荧光粉Sr_2CeO_4的燃烧法合成及性能研究  28-40
  2.1 前言  28
  2.2 样品的合成及性能测试  28-29
    2.2.1 药品及设备  28-29
    2.2.2 合成过程  29
  2.3 结果与讨论  29-38
    2.3.1 Sr_2CeO_4的形成  29-30
    2.3.2 Sr_2CeO_4的发光性质  30-37
    2.3.3 粒度及形貌分析  37-38
  2.4 结论  38-40
第3章红色荧光粉SrO·Y_2O_3:Eu~(3+)的合成及发光性能研究  40-48
  3.1 前言  40
  3.2 样品的合成及性能测试  40-41
    3.2.1 药品及设备  40-41
    3.2.2 合成过程  41
  3.3 结果与讨论  41-47
    3.3.1 样品晶体结构分析  41-43
    3.3.2 样品荧光性能分析  43-44
    3.3.3 影响样品荧光性能的因素分析  44-46
    3.3.4 样品的形貌分析  46-47
  3.4 结论  47-48
第4章蓝色长余辉材料SrAl_2Si_2O_8:Eu,Dy的合成及性能研究  48-60
  4.1 前言  48
  4.2 样品的合成及性能测试  48-49
    4.2.1 药品及设备  48-49
    4.2.2 合成过程  49
  4.3 结果与讨论  49-58
    4.3.1 不同合成工艺对样品晶体结构的影响  49-52
    4.3.2 发光性质  52-54
    4.3.3 物相结构变化对样品发射光谱及余辉性能的影响  54-58
    4.3.4 微观形貌及粒度分析  58
  4.4 结论  58-60
第5章主要研究成果结论  60-61
参考文献  61-66
附录  66-67
致谢  67-68

锶的含氧酸盐发光粉的制备及性能研究

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