稀土掺杂四硼酸钇铝荧光粉及透明陶瓷的制备与性能研究

稀土掺杂四硼酸钇铝荧光粉及透明陶瓷的制备与性能研究

论文摘要

作为一种典型的陶瓷材料,四硼酸钇铝(YAl3(BO3)4,简称YAB)由于其良好的光学性能和机械强度以及稳定的物理化学性质,而在激光和发光领域被广泛用作基质材料。它具有较大的非线性光学系数,约为KDP晶体的3.9倍;很好的热导率和化学稳定性,是一种耐高温材料;莫氏硬度达到8等诸多优点。而且由于大多数稀土激活离子在配位结构上与Y3+离子具有很大的相似性,它们相近的物理化学性质使得稀土离子在相互取代时,不会导致晶体结构的突变,因而容易实现材料的改性。所以Y3+离子被稀土激活离子部分取代后,可以实现不同波段的激光发射。为此,我们对稀土掺杂的四硼酸钇铝制备以及性质进行了探索性研究。本文在对几种制备方法进行论证的基础上,采用了溶胶-凝胶燃烧法制备了YAB:Nd3+和YAB:Eu3+,并分别进行了表征。主要内容及其成果如下:(1)溶胶-凝胶燃烧法以硝酸盐和柠檬酸为原料,可以在1100℃下合成YAB纯相,比其他方法低100℃,粉体颗粒大小均匀,分散性好,适合于制备纳米粉体。(2)对制备的YAB:Eu3+荧光粉进行了光谱分析:在紫外波段激发,最大激发峰位于240nm,最大发射峰位于615nm处,其色纯度比(Y,Gd)BO3:Eu3+要好,是一种非常有前景的PDP用新型红色发光材料。(3)对YAB:Nd3+透明陶瓷的真空烧结进行了初步研究,最高烧结温度为600℃。所得样品的晶粒尺寸十分不均匀,并且含有大量的气孔。这说明烧结温度偏低,有待进一步研究。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第一章 绪论
  • 1.1 YAB 晶体概述
  • 1.1.1 自倍频晶体的概述
  • 1.1.2 YAB 结构及性质
  • 1.1.3 自倍频晶体的发展
  • 1.2 稀土离子概述
  • 1.2.1 稀土离子的电子层结构和能级跃迁
  • 1.2.2 稀土离子的光学性质
  • 1.2.3 稀土离子在发光和激光上的应用
  • 1.3 透明陶瓷概述
  • 1.3.1 透明陶瓷的透光机理
  • 1.3.2 影响陶瓷透明度的因素
  • 1.3.3 透明陶瓷的形成条件
  • 1.3.4 透明陶瓷的发展及现状
  • 1.3.5 研究透明陶瓷意义
  • 1.4 荧光粉概述
  • 1.4.1 发光材料及其分类
  • 1.4.2 荧光粉的发光机理
  • 1.4.3 荧光粉的发展及研究意义
  • 第二章 YAB 粉体的制备
  • 2.1 固相合成法制备YAB 粉体
  • 2.1.1 实验原料
  • 2.1.2 实验原理
  • 2.1.3 实验过程
  • 2.1.4 结果分析
  • 2.2 硝酸盐热分解法制备YAB 粉末
  • 2.2.1 实验原料
  • 2.2.2 实验原理
  • 2.2.3 实验过程
  • 2.2.4 结果分析
  • 2.3 溶胶-凝胶燃烧法制备YAB 粉末
  • 2.3.1 实验原料
  • 2.3.2 实验原理
  • 2.3.3 实验过程
  • 2.3.4 结果分析
  • 2.4 三种方法的比较
  • 3+:YAB 荧光粉的制备'>第三章 Eu3+:YAB 荧光粉的制备
  • 3+的光谱特点'>3.1 Eu3+的光谱特点
  • 3.2 荧光粉的制备与表征
  • 3.2.1 实验原料
  • 3.2.2 实验过程
  • 3.2.3 结果表征
  • 3+:YAB 透明陶瓷的制备'>第四章 Nd3+:YAB 透明陶瓷的制备
  • 3+的光谱特点'>4.1 Nd3+的光谱特点
  • 4.2 透明陶瓷的烧结工艺
  • 4.3 透明陶瓷的制备与表征
  • 4.3.1 实验原料
  • 4.3.2 实验过程
  • 4.3.3 结果表征
  • 第五章 总结
  • 致谢
  • 参考文献
  • 研究成果
  • 相关论文文献

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