若干硅酸盐长余辉材料的制备及性能研究

论文摘要

长余辉发光材料广泛应用于节能、环保和安全防护等领域。硅酸盐长余辉磷光体是一种很有发展前景和巨大潜在市场的高新技术。本研究中采用溶胶凝胶法成功合成了Sr2ZnSi2O7:Mn2+, Tb3+新型绿色长余辉材料,并采用不同的测试分析手段对其性能和余辉机制进行了研究。主要成果是:（1）激发光谱是由Mn2+→2O2-的电荷迁移带跃迁产生一系列的激发峰组成;发射光谱是由Mn2+的4T1（4G）→6A)1g（6S）跃迁产生的,其中掺杂的Tb3+作为敏化剂,有效地改善了材料的发光性能,余辉时间超过2 h。（2）余辉衰减曲线和目测余辉时间表明:在众多掺杂离子(Tb3+, Zr4+, Nb5+, Sm3+, Dy3+)中,Tb3+是最理想的掺杂离子。Mn2+, Tb3+共掺杂时,与基质的最佳掺杂摩尔比分别为0.01,0.01。（3）利用热释发光法测得性能最佳的样品热释曲线及根据经验公式计算得出陷阱能级深度,并结合上述结论提出Sr2ZnSi2O7:Mn2+, Tb3+的余辉机制。本论文也对CaAl2Si2O8为基质的长余辉材料进行探索性研究。主要成果是:（1）用改变部分工艺条件的溶胶凝胶法制备CaAl2Si2O8:Eu2+, Dy3+荧光粉,所得荧光粉较细、较纯且有利于Eu2+充分均匀分布于CaAl2Si2O8基质晶格中,从而增加了有效发光中心的数量,实现CaAl2Si2O8:Eu2+, Dy3+发光性能的提高。掺入的Dy3+,可以提供合适的能级陷阱且起到传递能量的作用,从而显著地延长材料的余辉时间。在灼烧温度为1100℃,适量的硼酸,Eu2+和Dy3+掺杂量分别为0.01和0.005的工艺条件下合成的材料,在普通荧光灯激发后,余辉时间可达100 h以上,相对初始亮度将近665 mcd/m2。（2）用溶胶凝胶法合成的CaAl2Si2O8:Mn2+红色荧光粉,余辉时间为18 min。是一种有望进一步研究探索的新型长余辉材料。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 1.1 长余辉发光材料简介
• 1.2 硅酸盐发光材料的概况
• 1.3 硅酸盐发光材料的发光机理
• 1.3.1 电子–空穴理论模型
• 1.3.2 热释光机理模型
• 1.3.3 能量传递发光模型
• 1.4 硅酸盐长余辉材料的制备方法
• 1.4.1 高温固相反应法
• 1.4.2 溶胶-凝胶法
• 1.4.3 燃烧法
• 1.5 发光性能
• 1.6 硅酸盐长余辉发光材料的应用
• 1.7 选题意义及研究思路
• 1.8 课题研究内容和方案
• 1.8.1 课题研究内容
• 1.8.2 课题研究方案
• 1.9 实验材料和表征手段
• 1.9.1 主要试剂和原料
• 1.9.2 性能测试
• 参考文献
• 2ZnSi₂0₇:Mn²⁺, Tb³⁺的制备及性能研究'>第二章 新型绿色长余辉材料Sr₂ZnSi₂0₇:Mn²⁺, Tb³⁺的制备及性能研究
• 2.1 引言
• 2ZnSi₂0₇:Mn²⁺, Tb³⁺发光材料的制备及表征'>2.2 Sr₂ZnSi₂0₇:Mn²⁺, Tb³⁺发光材料的制备及表征
• 2.2.1 样品的制备
• 2.2.2 结果及分析
• 2ZnSi₂0₇:Mn²⁺x, Tb³y 发光材料的的淬灭浓度研究'>2.3 Sr₂ZnSi₂0₇:Mn²⁺x, Tb³y 发光材料的的淬灭浓度研究
• 2.3.1 样品的制备
• 2.3.2 余辉衰减曲线分析
• 2.4 其它掺杂元素对发光性能影响的分析
• 2.5 陷阱能级分析
• 2.6 小结
• 参考文献
• 2Si₂0₈:Eu²⁺, Dy³⁺的制备及性能研究'>第三章 超长蓝色长余辉发光材料CaA1₂Si₂0₈:Eu²⁺, Dy³⁺的制备及性能研究
• 3.1 引言
• 3.2 样品的制备
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 物相分析
• 3.3.2 激发发射光谱分析
• 3.3.3 掺杂的不同离子对发光性能影响的分析
• 3.3.4 陷阱能级分析
• 3.4 小结
• 参考文献
• 2Si₂0₈:Mn²⁺的制备及性能'>第四章 红色长余辉材料CaA1₂Si₂0₈:Mn²⁺的制备及性能
• 4.1 引言
• 4.2 样品的制备
• 4.3 结果及分析
• 4.3.1 物相分析
• 4.3.2 荧光光谱分析
• 4.3.3 发光性能的影响因素
• 4.4 小结
• 参考文献
• 第五章 总结展望
• 5.1 总结
• 5.2 展望
• 致谢
• 攻读硕士学位期间参与的科研项目和主要成果