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溶胶—凝胶法合成纳米级发光材料及其性能研究

作　者: 赵金鑫
导　师: 杨志平
学　校: 河北大学
专　业: 光学工程
关键词: 溶胶-凝胶法 荧光材料 纳米量级
分类号: TB383.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 77次
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内容摘要


本文采用溶胶-凝胶法制备了几种常见荧光材料,通过对溶胶-凝胶法的探索和改进在较低温度下制备了粒径小、分散性好、粒度分布集中、近似于球形的荧光材料。对所得样品的最佳合成条件以及激活剂的最佳浓度进行了试验,分析了样品的品体结构,研究了样品的形貌,测试了所得样品的光谱特性,并对其发光机理进行了分析和推断。本文研究的主要内容如下：(1)采用溶胶-凝胶法制备了纳米量级Sr2-xCexSi04,合成温度为900℃,远低于固相法制备同类硅酸盐材料所需温度。X射线衍射图表明,所得样品为纯相Sr2SiO4晶体。扫描电子显微镜图像显示,样品粒径在纳米量级。在272 nm紫外光激发下,样品发射光谱为不对称单峰宽带谱,峰值位于472 nm处,是典型的蓝白光发射。监测472 nm发射峰,得到其激发谱为峰值位于272 nm、351 nm的近紫外连续光谱。同时,研究了Ce3+浓度对Sr2-xCexSiO4发光强度的影响。(2)采用溶胶-凝胶法制得纳米级CaWO4荧光粉,其发射峰位于420 nm,与感蓝胶片的光谱灵敏度匹配良好。通过X射线衍射图、扫描电镜和发射光谱对其形貌和光学性能进行了表征。该方法所得CaWO4荧光粉粒径在纳米量级且粒度分布集中。将此荧光粉制成X射线增感屏并与市售同类产品进行对比,该增感屏可使感光片的成像质量显著提高。(3)采用溶胶-凝胶法制备了纳米Ca1-xDyxWO4荧光粉,Dy的浓度x在0-0.04范围内取值。通过XRD、SEM图像对所得样品的晶体结构和形貌进行了研究。发射光谱由420nm和570nm的两个带谱组成。420nm带谱源于W042-分子团的自激活发光,570nm带状谱是Dy的4f→4f跃迁。通过改变Dy的掺杂浓度,研究了Ca1-xDyxWO4蓝色与黄色发射峰强度比的变化,并对造成这种变化的机理进行了探讨。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章 绪论  10-17
  1.1 发光与发光材料  10-12
    1.1.1 发光与发光材料的概念及分类  10-11
    1.1.2 发光中心  11
    1.1.3 发光材料的光致发光机理  11-12
  1.2 纳米材料的基本特性  12-15
    1.2.1 纳米发光材料  13-14
    1.2.2 纳米稀土发光材料  14-15
  1.3 发光材料的应用  15-16
  1.4 本课题研究的目的和内容  16-17
    1.4.1 研究的目的  16
    1.4.2 研究的内容  16
    1.4.3 创新点  16-17
第2章 溶胶-凝胶法合成技术  17-23
  2.1 溶胶-凝胶技术原理及工艺  17-21
    2.1.1 溶胶-凝胶技术  17
    2.1.2 溶胶-凝胶法基本反应机理  17-19
    2.1.3 凝胶的干燥  19-20
    2.1.4 溶胶-凝胶法的工艺过程  20-21
  2.2 溶胶-凝胶法的影响因素  21-23
    2.2.1 影响反应速度的因素  21
    2.2.2 催化剂的作用  21-22
    2.2.3 表面活性剂的作用  22
    2.2.4 金属螯合剂的作用  22-23
第3章 Sr_(2-x)Ce_xSiO_4荧光粉的合成与光学性能研究  23-30
  3.1 研究背景  23-24
  3.2 样品制备与检测  24-25
    3.2.1 样品制备  24-25
    3.2.2 样品性质测定所用仪器  25
  3.3 结果与分析  25-29
    3.3.1 样品结构及形貌  25-26
    3.3.2 样品的光谱特征分析  26-28
    3.3.3 Ce~(3+)浓度对发光强度的影响  28-29
  3.4 本章小结  29-30
第4章 CaWO_4自激活纳米光学材料的制备与性能研究  30-35
  4.1 研究背景及创新  30
  4.2 实验方法  30-31
    4.2.1 样品制备  30-31
    4.2.2 样品性质测定所需仪器  31
  4.3 实验结果与分析  31-34
    4.3.1 结构与特征  31-32
    4.3.2 光谱特性  32-33
    4.3.3 增感性能的研究  33-34
  4.4 本章小结  34-35
第5章 溶胶-凝胶法制备Ca_(1-x)Dy_xWO_4(0  35-40
  5.1 研究背景  35
  5.2 样品合成与检测  35-36
    5.2.1 样品制备  35-36
    5.2.2 样品性质测定所用仪器  36
  5.3 结果与讨论  36-39
    5.3.1 样品的结构特征  36-37
    5.3.2 样品的光谱特性分析  37-38
    5.3.3 样品形貌特征  38-39
  5.4 本章小结  39-40
结束语  40-41
参考文献  41-44
硕士研究生在读期间发表论文  44-45
致谢  45

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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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