Sr3Al2O6基质中Eu离子的还原研究

论文摘要

稀土发光材料化学组成的改变往往影响基质的晶体结构,对于依靠d→f电子跃迁而发光的材料而言,常常会引起发射光谱峰位置和形状的改变。合理选择基质的化学组成可得到具有特定发射波长的发光材料体。本文选择的基质Sr3Al2O6为类钙钛矿超结构,在基质中锶离子有两种配位形式（八配位和十二配位）,这在稀土离子进行取代锶离子时也有两种取代方式,从而形成两种不同的晶体环境,使Sr3Al2O6为基质中的Eu3+离子很难被还原。在Sr3Al2O6基质中,在未掺杂的情况下,很难实现Eu3+的有效还原,无论在采取何种工艺制得的荧光粉均发红色荧光。Eu3+的还原多以金属离子为辅助还原剂进行还原。本文尝试以非金属元素离子掺杂,在Sr3Al2O6基质材料中对Eu3+进行有效的还原。本文首先确定了较佳的原料配比和合成工艺参数,通过X射线衍射分析,确认磷进入了晶体格位并引起晶格常数改变,调整（NH4）3PO4·3H2O加入量可以控制Eu3+的还原程度,当（NH4）3PO4·3H2O的加入量较多时,Eu3+能够得到充分的还原,并可得到仅发黄绿色光的Sr3Al2O6:Eu2+荧光材料。此外,本文还进一步探讨了Sr3Al2O6基质中Eu2+的稳定性,结果表明Eu2+可以稳定存在,不随着激发光的波长变化而出现所谓的电离,（NH4）3PO4·3H2O的加入量和Eu2+的浓度对Eu2+的稳定性也没有不利的影响。总之,在合成Sr3Al2O6:Eu2+荧光材料的过程中,加入（NH4）3PO4·3H2O能够促进Eu3+的还原,并可得到稳定的Sr3Al2O6:Eu2+荧光材料。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 稀土发光材料简介
• 1.1.1 固体发光与晶体内部结构
• 1.1.2 发光过程
• 1.2 Eu 离子的光谱特性
• 2+离子的光谱特性'>1.2.1 Eu²⁺离子的光谱特性
• 3+离子的能级跃迁和光谱特性'>1.2.2 Eu³⁺离子的能级跃迁和光谱特性
• 1.3 稀土Eu 离子激活的发光材料
• 2+激活的发光材料'>1.3.1 Eu²⁺激活的发光材料
• 3+激活的发光材料'>1.3.2 Eu³⁺激活的发光材料
• 1.4 Eu 离子的还原方法
• 1.4.1 不等价还原
• 1.4.2 在还原气氛中还原
• 1.4.3 电荷补偿还原
• 3A1₂O₆为基质的Eu³⁺还原（较难还原）'>1.4.4 以Sr₃A1₂O₆为基质的Eu³⁺还原（较难还原）
• 1.5 发光材料的合成方法
• 1.5.1 高温固相合成法
• 1.5.2 溶胶凝胶法
• 1.5.3 水热合成法
• 1.5.5 化学沉淀法
• 1.5.6 微波合成法
• 1.5.7 电弧法
• 1.6 本文研究的目的与意义
• 2 实验
• 2.1 实验原料
• 2.2 实验设备
• 2.3 实验方案
• 2.4 材料性能测试
• 2.4.1 样品的X 射线衍射分析
• 2.4.2 荧光光谱分析
• 2.4.3 紫外可见吸收光谱分析
• 3 基本工艺参数的实验筛选
• 3.1 Sr/Al
• 3.2 合成温度
• 3.3 保温时间
• 3.4 还原气氛
• 4 铕离子的完全还原
• 4.1 紫外-可见吸收光谱分析
• 3+的还原程度'>4.2 Eu³⁺的还原程度
• 3+的还原极限'>4.3 Eu³⁺的还原极限
• 4.4 小结
• 3+的还原机理研究'>5 Eu³⁺的还原机理研究
• 5.1 样品的XRD 分析
• 5.2 分析与讨论
• 3A1₂O₆基质中Eu²⁺的稳定性研究'>6 Sr₃A1₂O₆基质中Eu²⁺的稳定性研究
• 2+稳定性的影响'>6.1 Eu/Sr 对Eu²⁺稳定性的影响
• 2+稳定性的影响'>6.2 P/Al 对Eu²⁺稳定性的影响
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间学术论文及科研情况
• 致谢