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稀土掺杂铝酸盐的制备及发光性能研究

作　者: 严冬
导　师: 陈克正
学　校: 青岛科技大学
专　业: 材料物理与化学
关键词: 长余辉 铝酸盐系 溶液燃烧法 溶胶凝胶法 SrAl2O4:Eu2+, Dy3+ Ca12Al14O33:Eu2+, Dy3+ 稀土元素
分类号: TB34
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


长余辉发光材料是一类重要的光-光转换的节能材料。这类材料在工农业生产、军事、消防和人们生活的许多方面得到广泛应用。稀土掺杂铝酸盐材料是一类非常重要的长余辉发光材料,其独特的物理化学性质,使得在众多方面表现出与常规发光材料不同的特殊用途。但是该材料存在颜色单一、合成出的产物晶粒粗大等缺陷,限制了其应用范围。本文运用两种方法合成了铕镝掺杂的铝酸锶长余辉发光材料,对比了各种方法及不同工艺所制备产物的发光性能、产物的状态,最终通过合成方法和工艺的改进获得了发蓝色和绿色光的长余辉发光材料及粒径细小、发光效率高、余辉性能优良的高品质长余辉发光材料。本论文主要分为以下四个部分(一):综述了最近几年来铝酸盐体系长余辉发光材料的研究进展,指出了氧化物体系长余辉发光材料的特点和优势,概括了长余辉发光模型,并提出了今后研究和应用的发展方向。(二):采用溶胶—凝胶法制备了稀土掺杂铝酸锶(SrAl2O4:Eu2+,Dy3+ )体系长余辉发光材料,并添加不同量的硼酸,以降低样品的烧结温度。利用X射线粉末衍射仪(XRD)证实了产物为富Sr相的单斜晶系SrAl2O4相,SEM观察发现其形貌呈现不规则的球形,利用荧光光度计对制备产物的激发和发射光谱进行了分析测试,其发射光谱是由570～630 nm构成的连续宽带谱,激发光谱是240～480 nm的连续宽带谱。由实验结果初步确定了制备条件为,烧结温度为700℃,反应pH值为4.5。(三):以尿素和硝酸盐溶液为反应物,采用空气气氛,在600℃合成了棒状SrAl2O4:Eu2+, Dy3+绿光长余辉发光粉。研究了产物的物相组成、形貌、激发光谱、发射光谱以及余辉衰减曲线。结果表明:产物的晶体结构属于单斜晶系;呈规则的棒状;样品在紫外线照射后发射绿光,发光峰值位于512nm处;余辉时间可达6小时,并深入研究了尿素和高温煅烧对其发光性能的影响。(四):以尿素和硝酸盐溶液为反应物,采用空气气氛,在500℃合成了Ca12Al14O33:Eu2+, Dy3+蓝光长余辉发光粉。研究了产物的物相组成、形貌、激发光谱、发射光谱以及余辉衰减曲线。结果表明:产物的晶体结构属于体心立方七铝酸十二钙的晶体结构;样品在紫外线或紫光(280-420nm)照射后发射蓝光,发光峰值位于440nm处;余辉时间可达110秒。

全文目录


摘要  5-7
ABSTRACT  7-12
第一章 绪论  12-28
  1.1 前言  12
  1.2 历史沿革  12-14
  1.3 长余辉材料的主要种类及其性能的比较  14-18
    1.3.1 常见的长余辉材料的分类  14-15
    1.3.2 激活粒子种类和性质  15-17
    1.3.3 各种长余辉发光粉体性能的比较  17-18
  1.4 长余辉发光的机理  18-21
    1.4.1 空穴转移模型  18-20
    1.4.2 位型坐标模型  20-21
  1.5 铝酸盐系长余辉发光材料的常见制备方法  21-26
    1.5.1 高温固相法  21-22
    1.5.2 化学沉淀法  22-23
    1.5.3 燃烧合成法  23-24
    1.5.4 水热合成法  24
    1.5.5 电弧法  24
    1.5.6 悬浮区域法  24-25
    1.5.7 溶胶凝胶法  25-26
  1.6 本文研究的背景及意义  26-28
第二章 溶胶凝胶法制备 SrAl_2O_4：Eu~(2+)，Dy~(3+)长余辉发光粉体及其性能表征  28-40
  2.1 实验仪器与实验试剂  28-29
  2.2 实验过程  29-30
  2.3 产物的表征  30-31
  2.4 结果与分析讨论  31-38
    2.4.1 影响凝胶过程的主要因素  31-32
      2.4.1.1 配体的影响  31
      2.4.1.2 溶液PH 值的影响  31-32
    2.4.2 样品的XRD 谱  32-33
    2.4.3 样品的SEM 分析  33-34
    2.4.4 样品的激发光谱与发射光谱  34-36
    2.4.5 样品的余辉衰减曲线  36-37
    2.4.6 助熔剂对烧结温度的影响  37-38
    2.4.7 稀土元素浓度对发光性能的影响  38
  2.5 本章小结  38-40
第三章 溶液燃烧法制备 SrAl_2O_4：Eu~(2+)，Dy~(3+)长余辉发光粉体及其性能表征  40-52
  3.1 实验仪器与实验试剂  40-41
  3.2 实验过程  41-42
  3.4 结果与分析讨论  42-50
    3.4.2 TEM 分析  43
    3.4.3 激发和发射光谱分析  43-44
    3.4.4 余辉衰减曲线分析  44-45
    3.4.5 尿素用量对发光强度的影响  45
    3.4.6 高温煅烧对样品性能的影响  45-49
      3.4.6.1 高温烧结对样品XRD 谱的影响  45-46
      3.4.6.2 高温烧结对样品形貌的影响  46-47
      3.4.6.3 高温烧结对激发和发射光谱的影响  47-48
      3.4.6.4 高温烧结对余辉衰减曲线的影响  48-49
    3.4.7 共掺杂元素种类对发光性能的影响  49-50
  3.5 本章小结  50-52
第四章 稀土掺杂七铝酸十二钙长余辉型发光粉的制备  52-57
  4.1 实验仪器与实验试剂  52-53
  4.2 实验过程  53
  4.3 产物的表征  53-54
  4.4 结果与分析讨论  54-56
    4.4.1 XRD 分析  54-55
    4.4.2 光谱分析  55-56
    4.4.3 余辉测试分析  56
  4.5 本章小结  56-57
论文小结  57-58
参考文献  58-63
致谢  63-64
攻读学位期间发表论文、申请专利及参与项目  64-65

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中图分类: > 工业技术 > 一般工业技术 > 工程材料学 > 功能材料
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