掺杂对红色长余辉发光材料Ca0.8Zn0.2TiO3:Pr3+发光性能的影响

论文摘要

在长余辉发光材料中,绿色和蓝色长余辉发光材料余辉性能优良且已经达到了工业化生产水平,而红色长余辉发光材料仍处于研究阶段,初始亮度和余辉时间都不理想。稀土Pr3+掺杂的碱土金属钛酸盐是一类发光强,化学性能稳定以及色纯度（x=0.680,y=0.311）高的红色长余辉发光材料,然而CaTiO3:Pr3+的余辉时间较短,只有几分钟,且初始亮度较低。大量的研究集中于通过掺杂来提高红色长余辉发光材料CaTiO3:Pr3+的余辉性能。本文首先以余辉性能较好的CaTiO3:Pr3+,Nb5+为基本的研究对象,通过实验得到制备CaTiO3:Pr3+, Nb5+的最佳工艺：0.15mol的样品手工研磨时间6h,烧结温度1300℃以及恒温时间4h。固定这三种烧结工艺参数,通过制备和测试一系列样品CaTiO3:Pr3+, CaTi0.97Nb0.03O3:Pr3+,Ca0.8Zn0.2TiO3：Pr3+,Ca0.8Zn0.2Ti0.97Nb0.03O3:Pr3+和掺杂H3BO3的Ca0.8Zn0.2Ti0.97Nb0.03O3:Pr3+。了解到Ca0.8Zn0.2TiO3:Pr3+,Nb5+,B3+样品具有发光亮度高、余辉时间长的优良特点。以Ca0.8Zn0.2TiO3:Pr3+,Nb5+,B3+为研究对象进行量化研究。采用高温固相法合成了两组Nb5+和B3+掺杂量不同的Ca0.8Zn0.2TiO3：Pr3+,Nb5+,B3+红色长余辉材料。利用XRD表征发光粉体的晶体结构以及物相；利用荧光分光光度计测试粉体的激发和发射光谱；利用照度计和秒表测试发光粉的初始亮度和余辉特性；利用微机热释光剂量计研究其陷阱参数（陷阱密度、陷阱深度以及频率因子）。结果表明少量Nb5+和B3+的掺杂并不会改变Ca0.8Zn0.2TiO3:Pr3+的物相,名义组分为Ca0.8Zn0.2Ti1-xNbxO3:Pr3++3mol%B3+的样品掺杂5mol%Nb5+和名义组分为Ca0.8Zn0.2Ti0.97Nb0.03O3：Pr3++ymol%B3+的样品掺杂7mol%B3+使样品Ca0.8Zn0.2TiO3:Pr3+,Nb5+,B3+拥有最佳的余辉性能。在此基础上进一步研究了Al3+掺杂对Ca0.8Zn0.2TiO3:Pr3+的影响,通过各种测试获得了Al3+的最佳掺杂量为1m01%。并对掺杂为什么能够提高样品的余辉性能进行了初步的理论研究。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 长余辉发光材料简介
• 1.1.1 发光和余辉
• 1.1.2 长余辉发光材料的制备
• 1.2 红色长余辉发光材料的研究现状
• 1.2.1 硫化物体系
• 1.2.2 硫氧化物体系
• 1.2.3 钛酸盐体系
• 1.2.4 硅酸盐体系
• 1.2.5 其它类型的红色长余辉发光材料
• 1.3 红色长余辉发光材料的常见合成方法
• 1.3.1 高温固相法
• 1.3.2 溶胶-凝胶法
• 1.3.3 燃烧法
• 1.3.4 微波合成法
• 1.4 红色长余辉发光机理的研究现状
• 1.5 本课题研究的主要内容和研究意义
• 1.5.1 研究的主要内容
• 1.5.2 研究的主要意义
• 第二章 实验设计与研究方法
• 2.1 实验设计思路及目标
• 2.2 实验原料
• 2.3 实验仪器和设备
• 2.4 实验流程
• 2.5 性能测试
• 2.5.1 XRD分析
• 2.5.2 荧光光谱分析
• 2.5.3 余辉时间
• 2.5.4 热释光谱
• 0.97Na_0.03Ti_0.97Nb_0.03O₃:Pr³⁺红色长余辉发光材料'>第三章 高温固相法合成Ca_0.97Na_0.03Ti_0.97Nb_0.03O₃:Pr³⁺红色长余辉发光材料
• 0.97Na_0.03Ti_0.97Nb_0.03O₃:Pr³⁺发光性能的影响'>3.1 研磨时间对Ca_0.97Na_0.03Ti_0.97Nb_0.03O₃:Pr³⁺发光性能的影响
• 3.1.1 实验方案
• 0.97Na_0.03Ti_0.97Nb_0.03O₃:Pr³⁺激发光谱的影响'>3.1.2 研磨时间对样品Ca_0.97Na_0.03Ti_0.97Nb_0.03O₃:Pr³⁺激发光谱的影响
• 0.97Na_0.03Ti_0.97Nb_0.03O₃:Pr³⁺发射光谱的影响'>3.1.3 研磨时间对样品Ca_0.97Na_0.03Ti_0.97Nb_0.03O₃:Pr³⁺发射光谱的影响
• 0.97Na_0.03Ti_0.97Nb_0.03O₃:Pr³⁺余辉性能的影响'>3.1.4 研磨时间对样品Ca_0.97Na_0.03Ti_0.97Nb_0.03O₃:Pr³⁺余辉性能的影响
• 0.97Na_0.03Ti_0.97Nb_0.03O₃:Pr³⁺发光性能的影响'>3.2 烧结温度对Ca_0.97Na_0.03Ti_0.97Nb_0.03O₃:Pr³⁺发光性能的影响
• 3.2.1 实验方案
• 0.97Na_0.03Ti_0.97Nb_0.03O₃:Pr³⁺激发光谱的影响'>3.2.2 烧结温度对Ca_0.97Na_0.03Ti_0.97Nb_0.03O₃:Pr³⁺激发光谱的影响
• 0.97Na_0.03Ti_0.97Nb_0.03O₃:Pr³⁺发射光谱的影响'>3.2.3 烧结温度对Ca_0.97Na_0.03Ti_0.97Nb_0.03O₃:Pr³⁺发射光谱的影响
• 0.97Na_0.03Ti_0.97Nb_0.03O₃:Pr³⁺余辉性能的影响'>3.2.4 烧结温度对Ca_0.97Na_0.03Ti_0.97Nb_0.03O₃:Pr³⁺余辉性能的影响
• 0.97Na_0.03Ti_0.97Nb_0.03O₃:Pr³⁺发光性能的影响'>3.3 恒温时间对Ca_0.97Na_0.03Ti_0.97Nb_0.03O₃:Pr³⁺发光性能的影响
• 3.3.1 实验方案
• 0.97Na_0.03Ti_0.97Nb_0.03O₃:Pr³⁺激发光谱的影响'>3.3.2 恒温时间对Ca_0.97Na_0.03Ti_0.97Nb_0.03O₃:Pr³⁺激发光谱的影响
• 0.97Na_0.03Ti_0.97Nb_0.03O₃:Pr³⁺发射光谱的影响'>3.3.3 恒温时间对Ca_0.97Na_0.03Ti_0.97Nb_0.03O₃:Pr³⁺发射光谱的影响
• 0.97Na_0.03Ti_0.97Nb_0.03O₃:Pr³⁺余辉性能的影响'>3.3.4 恒温时间对Ca_0.97Na_0.03Ti_0.97Nb_0.03O₃:Pr³⁺余辉性能的影响
• 3:Pr³⁺余辉性能的影响'>3.4 掺杂对CaTiO₃:Pr³⁺余辉性能的影响
• 3.4.1 实验方案
• 3:Pr³⁺物相的影响'>3.4.2 不同掺杂对CaTiO₃:Pr³⁺物相的影响
• 3:Pr³⁺激发光谱的影响'>3.4.3 不同掺杂对CaTiO₃:Pr³⁺激发光谱的影响
• 3:Pr³⁺发射光谱的影响'>3.4.4 不同掺杂对CaTiO₃:Pr³⁺发射光谱的影响
• 3:Pr³⁺余辉性能的影响'>3.4.5 不同掺杂对CaTiO₃:Pr³⁺余辉性能的影响
• 3:Pr³⁺热释光谱的影响'>3.4.6 不同掺杂对CaTiO₃:Pr³⁺热释光谱的影响
• 5+掺杂量对样品Ca_0.8Zn_0.2TiO₃:Pr³⁺余辉性能的影响'>3.5 Nbs⁵⁺掺杂量对样品Ca_0.8Zn_0.2TiO₃:Pr³⁺余辉性能的影响
• 3.5.1 实验方案
• 5+掺杂量对样品物相的影响'>3.5.2 不同Nb⁵⁺掺杂量对样品物相的影响
• 5+掺杂量对样品激发光谱的影响'>3.5.3 不同Nb⁵⁺掺杂量对样品激发光谱的影响
• 5+掺杂量对样品发射光谱的影响'>3.5.4 不同Nb⁵⁺掺杂量对样品发射光谱的影响
• 5+掺杂量对样品余辉性能的影响'>3.5.5 不同Nb⁵⁺掺杂量对样品余辉性能的影响
• 5+掺杂量对样品热释光谱的影响'>3.5.6 不同Nb⁵⁺掺杂量对样品热释光谱的影响
• 3BO₃掺杂量对样品Ca_0.8Zn_0.2Ti_0.97Nb_0.03O₃:Pr³⁺余辉性能的影响'>3.6 H₃BO₃掺杂量对样品Ca_0.8Zn_0.2Ti_0.97Nb_0.03O₃:Pr³⁺余辉性能的影响
• 3.6.1 实验方案
• 3BO₃掺杂量对样品物相的影响'>3.6.2 不同H₃BO₃掺杂量对样品物相的影响
• 3BO₃掺杂量对样品激发光谱的影响'>3.6.3 不同H₃BO₃掺杂量对样品激发光谱的影响
• 3BO₃掺杂量对样品发射光谱的影响'>3.6.4 不同H₃BO₃掺杂量对样品发射光谱的影响
• 3BO₃掺杂量对样品余辉时间的影响'>3.6.5 不同H₃BO₃掺杂量对样品余辉时间的影响
• 3BO₃掺杂量对样品热释光谱的影响'>3.6.6 不同H₃BO₃掺杂量对样品热释光谱的影响
• 3+掺杂量对样品Ca_0.8Zn_0.2TiO₃:Pr³⁺余辉性能的影响'>3.7 不同Al³⁺掺杂量对样品Ca_0.8Zn_0.2TiO₃:Pr³⁺余辉性能的影响
• 3.7.1 实验方案
• 3+掺杂量对样品物相的影响'>3.7.2 不同Al³⁺掺杂量对样品物相的影响
• 3+掺杂量对样品激发光谱的影响'>3.7.3 不同Al³⁺掺杂量对样品激发光谱的影响
• 3+掺杂量对样品发射光谱的影响'>3.7.4 不同Al³⁺掺杂量对样品发射光谱的影响
• 3+掺杂量对样品余辉时间的影响'>3.7.5 不同Al³⁺掺杂量对样品余辉时间的影响
• 3+掺杂量对样品热释光谱的影响'>3.7.6 不同Al³⁺掺杂量对样品热释光谱的影响
• 第四章 结论与展望
• 4.1 结论
• 4.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文题目