发光材料CaxSr1-x（NbO3）2：Pr3+（0≤x≤1）与Ca（NbO3）2：Pr3+，Bi3+的制备及发光性能研究

论文摘要

本文通过传统的高温固相法合成了高效的发光材料CaxSr1-x（NbO3）2:Pr3+（0≤x≤1）与Ca（NbO3）2:Pr3+,Bi3+系列白色荧光粉,研究了掺杂碱金属、卤素等阴阳离子对发光材料CaxSr1-x（NbO3）2:Pr3+（0≤x≤1）光学性能的影响。同时,我们利用X射线衍射（XRD）,场发射扫描电子显微镜（FESEM）以及荧光光谱（PL）等测试手段对制备材料的结构、形貌以及光学性能等方面进行了表征测试,同时考察了掺杂浓度以及煅烧温度对所得样品的影响,初步阐述了上述材料的发光机理。通过高温固相法,在不同的烧结条件下,我们成功地合成了Pr3+离子掺杂的CaxSr1-x（NbO3）2:Pr3+（0≤x≤1）白色荧光粉。所制备的的荧光粉粒径为0.4-1μm,对200-350 nm的光谱有很好的吸收,该荧光粉的发射主峰为460 nm的蓝光。采用200-350 nm紫外光激发样品时,在可见光区的发射峰位于350-650 nm,是发白光的荧光粉。其最佳制备条件为Pr3+离子和Ca2+离子掺杂浓度为0.005和0.8,煅烧温度为1200℃。在制备的CaxSr1-x（NbO3）2:Pr3+（0≤x≤1）的起始原料CaCO3,SrCO3,Nb2O5,Pr6O11中加入碱金属卤化物,从而在制备的材料中引入了碱金属离子和卤素离子,我们成功地制备了碱金属和卤素共掺杂的荧光材料。碱金属和卤素的掺杂可以起到平衡材料中电荷的作用。在制备的材料中引入了碱金属和卤素后,荧光材料的发光强度得到了很大的提高。同时碱金属和卤素的浓度对制备材料的发光强度影响也做了研究。本文以铌酸钙为基质,制备了Ca（NbO3）2:Pr3+,Bi3+发光材料。通过对制得材料的荧光光谱分析可看出,用波长为254 nm紫外光激发,得到了300-700 nm的宽发射带,该发射带由铌酸钙基质的发射峰和发光中心Bi3+离子以及Pr3+离子的电子轨道跃迁所产生的发射峰组成。当Bi3+离子的浓度为0.008时,荧光粉的发光强度最好。Ca（NbO3）2:Pr3+,Bi3+荧光材料在低电压激发下也可以有较高的发光强度,同时成本低,制作方法简便而又操作简单,因此,在灯用荧光粉方面具有潜在的应用价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 前言
• 1.1 引言
• 1.2 发光材料简介
• 1.2.1 发光材料的定义
• 1.2.2 发光材料的发光机理
• 1.2.2.1 基态（ground state）与激发态（excited state）
• 1.2.2.2 吸收与发射
• 1.2.2.3 发光机理
• 1.2.3 发光材料的主要发光特征
• 1.2.4 发光材料的分类
• 1.2.4.1 光致发光材料
• 1.2.4.2 电致发光材料
• 1.2.4.3 射线致发光材料
• 1.2.4.4 等离子发光材料
• 1.2.4.5 声致发光材料
• 1.2.4.6 应力发光材料
• 1.3 发光材料常用的制备方法
• 1.3.1 主要是高温固相法（High temperature solid method）
• 1.3.2 均相共沉淀法（Homogeneous co-precipitation method ）
• 1.3.3 燃烧合成法（Self-Propagating High temperature Synthesis）
• 1.3.4 水热法（Hydrothermal Synthesis）
• 1.3.5 溶胶凝胶法（Sol-Gel）
• 1.4 发光材料常用的表征方法和基本性能指标
• 1.4.1 表征方法
• 1.4.1.1 X 射线衍射（XRD）
• 1.4.1.2 透射电子显微镜（TEM）
• 1.4.1.3 扫描电子显微镜（SEM）
• 1.4.1.4 分子荧光分析法（PL）
• 1.4.2 发光材料的基本性能指标
• 1.4.2.1 激发光谱
• 1.4.2.2 发射光谱
• 1.4.2.3 吸收光谱
• 1.4.2.4 发光亮度
• 1.4.2.5 能量传输
• 1.4.2.6 浓度淬灭
• 1.5 本论文的研究背景、研究目的、研究内容与研究意义
• 1.5.1 本论文的研究背景
• 1.5.2 研究目的
• 1.5.3 研究内容与研究意义
• 1.6 本论文的创新点
• xSr_1-x（NbO₃）₂:P1³⁺（0≤x≤1）的制备以及发光性能的探究'>第二章 发光材料Ca_xSr_1-x（NbO₃）₂:P1³⁺（0≤x≤1）的制备以及发光性能的探究
• 2.1 引言
• xSr_1-x（NbO₃）₂:P1³⁺（0≤x≤1）的晶体结构'>2.1.1 Ca_xSr_1-x（NbO₃）₂:P1³⁺（0≤x≤1）的晶体结构
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 实验试剂
• 2.2.2 实验仪器
• 2.2.3 制备方法
• 2.2.4 工艺路线
• 2.3 测试分析与表征方法
• 2.3.1 X 射线衍射（XRD）
• 2.3.2 扫描电子显微镜
• 2.3.3 荧光光谱（PL）
• 2.4 结果与讨论
• 2.4.1 XRD 图谱分析
• 2.4.2 扫描电镜
• xSr_1-x（NbO₃）₂:P1³⁺（0≤x≤1）荧光粉光学性能的因素'>2.4.3 影响Ca_xSr_1-x（NbO₃）₂:P1³⁺（0≤x≤1）荧光粉光学性能的因素
• 2+掺杂浓度对Ca_xSr_1-x（NbO₃）₂:P1³⁺（0≤x≤1）发光强度的影响'>2.4.3.1 不同Ca²⁺掺杂浓度对Ca_xSr_1-x（NbO₃）₂:P1³⁺（0≤x≤1）发光强度的影响
• 3+掺杂浓度对Ca_xSr_1-x（NbO₃）₂:P1³⁺（0≤x≤1）发光强度的影响]'>2.4.3.2 不同P1³⁺掺杂浓度对Ca_xSr_1-x（NbO₃）₂:P1³⁺（0≤x≤1）发光强度的影响]
• xSr_1-x（NbO₃）₂:P1³⁺（0≤x≤1）发光强度的影响'>2.4.3.3 不同煅烧温度对Ca_xSr_1-x（NbO₃）₂:P1³⁺（0≤x≤1）发光强度的影响
• 2.4.4 荧光光谱分析
• 2.5 发光机理初步讨论
• 2.6 本章小结
• xSr_1-x（NbO₃）₂:P1³⁺（0≤x≤1）结构以及发光性能的影响'>第三章 碱金属，卤素离子的引入对Ca_xSr_1-x（NbO₃）₂:P1³⁺（0≤x≤1）结构以及发光性能的影响
• 3.1 引言
• 3.2 实验试剂、实验仪器及制备方法
• 3.2.1 实验试剂
• 3.2.2 实验仪器
• 3.2.3 实验方法
• 3.2.4 工艺流程图
• 3.3 测试分析与表征方法
• 3.4 结果与讨论
• xSr_1-x（NbO₃）₂:P1³⁺（0≤x≤1）荧光粉光学性能的影响'>3.4.1 碱金属离子对Ca_xSr_1-x（NbO₃）₂:P1³⁺（0≤x≤1）荧光粉光学性能的影响
• xSr_1-x（NbO₃）₂:P1³⁺（0≤x≤1）光学性能的影响'>3.4.2 卤素离子对荧光粉Ca_xSr_1-x（NbO₃）₂:P1³⁺（0≤x≤1）光学性能的影响
• 3.5 本章小结
• 3）₂:P1³⁺，Bi³⁺的制备及其发光能的探究'>第四章 发光材料Ca（NbO₃）₂:P1³⁺，Bi³⁺的制备及其发光能的探究
• 4.1 引言
• 4.2 实验试剂、实验仪器、试验方法
• 4.2.1 实验试剂
• 4.2.2 实验仪器
• 4.2.3 实验方法
• 4.3 实验制备的工艺路线
• 4.4 测试分析与表征方法
• 4.4.1 X 射线衍射（XRD）
• 4.4.2 场发射扫描电子显微镜（FESEM）
• 4.4.3 荧光光谱（PL）
• 4.5 结果与讨论
• 4.5.1 X 射线衍射
• 4.5.2 FESEM 扫描电镜
• 4.5.3 荧光光谱分析
• 4.6 本章小结
• 第五章 全文小结
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士期间取得的成果