Eu2+，Dy3+共掺杂12CaO·7Al2O3粉体的制备及其结构和光学性质研究

论文摘要

本文利用化学共沉淀法制备了一种新的蓝色长余辉磷光体材料,即Eu2+,Dy3+共掺杂的12CaO·7Al2O3:Eu2+,Dy3+(C12A7:Eu2+,Dy3+)粉体,并通过X射线衍射（XRD）、激发光谱、发射光谱、余辉衰减曲线、热释发光（TL）和光激励发光（PSL）等测试手段对样品的结构和光学性质进行了研究。XRD结果表明已经获得具有笼状结构的单相C12A7粉末,同时Eu2+,Dy3+可能掺入到晶体格位。当用紫外光照射C12A7:Eu2+,Dy3+样品时,会有很强的蓝色光发射。激发光谱从200 nm到400 nm呈现两个宽带,激发峰位置分别位于254 nm和325 nm。发射光谱也是一个宽带,且发射峰位于444 nm左右,来自于Eu2+的4f65d1-4f7的发射。激发光谱和发射光谱均呈现出宽带,是由于Eu2+的5d能级极易受晶体场的影响而发生劈裂。紫外线停止照射后,在黑暗的环境中可用肉眼观察到明显的蓝色长余辉发光现象。余辉衰减曲线由一个快过程和慢过程组成,表明C12A7:Eu2+,Dy3+中存在许多浅、深陷阱。长余辉性能随着Dy3+浓度的增加而改善。长余辉机理可能和电子（空穴）的俘获然后再缓慢热释放有关。通过研究TL得到两个深陷阱的激活能分别是0.48 ev和0.87 ev,动力学阶数是2。C12A7:Eu2+,Dy3+粉末样品用紫外光照射一段时间后,停止激发,过一段时间后,用980nm的红外光去照射,会有强烈的光激励发光（PSL）出现。当红外光停止激励, PSL并不立即消失,而是可以持续几秒钟。这样的结果可能是由于电子（空穴）的再俘获过程。在室温下,C12A7:0.5at%Eu2+,2at%Dy3+样品中储存的信息可以保存二十个小时以上。我们的实验结果表明C12A7材料是一种理想的适合Eu2+,Dy3+共掺杂的基质材料,其很强的蓝色长余辉和光激励发光,表明C12A7:Eu2+,Dy3+可用于应急照明、光信息存储等领域。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 第一章 引言
• 1.1 稀土长余辉发光材料基本理论
• 1.1.1 余辉
• 1.1.2 长余辉机理
• 1.1.3 二价铕离子的激发态理论
• 1.1.4 稀土长余辉发光材料的研究进展
• 2O₃（C12A7）的基本性质、发光研究进展'>1.2 12CaO·7Al₂O₃（C12A7）的基本性质、发光研究进展
• 2O₃（C12A7）的基本性质'>1.2.1 12CaO·7Al₂O₃（C12A7）的基本性质
• 1.2.2 C12A7 在发光方面的研究进展及应用
• 1.3 论文研究内容和重要意义
• 第二章 样品的制备及表征方法
• 2.1 样品的制备方法
• 2.1.1 燃烧法
• 2.1.2 高温固相法
• 2.1.3 化学沉淀法
• 2.2 样品的表征方法
• 2.2.1 X-射线衍射谱
• 2.2.2 激发光谱
• 2.2.3 发射光谱
• 2.2.4 余辉衰减
• 2.2.5 热释发光
• 2.2.6 光激励发光
• 第三章 C12A7和C12A7:Eu，Dy粉末样品的制备及其结构表征
• 3.1 主要试剂和实验设备
• 3.1.1 主要试剂
• 3.1.2 实验仪器
• 3.2 C12A7 粉末样品的制备
• 3.2.1 C12A7 粉末样品的制备
• 3.2.2 Eu、Dy 共掺杂C12A7 粉末样品的制备
• 3.3 C12A7 粉末样品的结构表征
• 3.3.1 C12A7 粉末样品的XRD 分析
• 3.3.2 Eu，Dy 共掺杂C12A7 粉末的XRD 分析
• 3.4 本章小结
• 2+,Dy³⁺粉体的光学特性研究'>第四章 C12A7:Eu²⁺,Dy³⁺粉体的光学特性研究
• 4.1 实验仪器
• 2+,Dy³⁺粉末样品的发射光谱和激发光谱'>4.2 C12A7:Eu²⁺,Dy³⁺粉末样品的发射光谱和激发光谱
• 4.3 余辉衰减曲线
• 4.4 热释发光（TL）
• 4.5 光激励发光
• 4.6 本章小结
• 第五章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间公开申请专利情况