固相法合成铝酸锶长余辉发光材料的研究

论文摘要

铕、镝共激活的铝酸锶长余辉发光材料在紫外或可见光的短时间照射后，可在暗处产生强烈而持久的发光，是一种节能、高效、稳定并无污染的长余辉发光材料。由于其优异的发光性能，具有广泛的应用前景和深入研究价值。固相法合成SrAl2O4：Eu，Dy长余辉发光材料的研究来看，合成温度普遍较高，大多在1350℃以上。为了用在较低的温度下合成性能优良的发光材料，我们通过对可能影响合成温度的几个关键因素：铝的引入方式、硼含量和铝锶比的实验研究，发现用Al（OH）3取代Al2O3、在一定范围内增加硼含量和降低铝锶比均可降低合成温度，又不会导致材料发光性能的降低。在1050—1350℃合成了性能不错的发光材料，大幅度的降低了合成温度。研究了铝锶摩尔比变化对基质相组成和材料发光性能的影响，结果表明铝锶摩尔比从1.6到3.7的增加会导致基质物相按SrAl2O4→Sr4Al14O25→SrAl12O19顺序变化。基质结构的变化会导致发光结构的变化，当铝锶摩尔比在1.6—2.0范围内主要是SrAl2O4：Eu，Dy的绿色发光；铝锶摩尔比在2.4—3.7范围内主要是Sr4Al14O25：Eu，Dy的蓝绿色发光；当铝锶摩尔比为2.2时合成的是一种余辉性能很好的蓝色发光材料，初步分析其基质物相可能为2SrO·3Al2O3。制备了不同稀土含量的样品，分别研究了Eu2+、Dy3+离子浓度对SrAl2O：Eu，Dy长余辉发光材料发光性能的影响，发现Eu2+、Dy3+离子浓度的增加会导致样品余辉时间的增加，当Eu2+，Dy3+离子摩尔含量分别增加到3％时样品余辉时间最长，继续增加稀土离子浓度会发生浓度淬灭，并讨论了稀土离子的浓度淬灭机理。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 发光现象及发光的分类
• 1.1.1 发光现象
• 1.1.2 发光的分类
• 1.2 长余辉发光材料的研究进展
• 1.2.1 金属硫化物体系长余辉发光材料
• 1.2.2 铝酸盐体系长余辉发光材料
• 1.2.3 硅酸盐体系长余辉发光材料
• 1.2.4 红色长余辉发光材料
• 1.2.5 常见长余辉发光材料的发光性能
• 1.3 长余辉发光材料的应用
• 1.4 长余辉发光材料的制备方法
• 1.4.1 高温固相法
• 1.4.2 燃烧合成法
• 1.4.3 溶胶—凝胶法
• 1.4.4 共沉淀法
• 1.4.5 微波法
• 1.5 光致发光的的主要特性及规律
• 1.5.1 吸收光谱
• 1.5.2 激发光谱
• 1.5.3 发射光谱
• 1.5.4 能量传输
• 1.6 长余辉发光材料的余辉机理
• 1.6.1 空穴转移模型
• 1.6.2 位型坐标模型
• 1.7 研究背景和本课题的主要内容
• 第二章 实验方案设计与研究方法
• 2.1 原料及其作用
• 2.1.1 原料的选取
• 2.1.2 各种原料的作用
• 2.2 实验所用仪器和设备
• 2.2.1 合成实验用仪器设备
• 2.2.2 理化测试仪器设备
• 2.3 实验步骤
• 2.4 性能测试
• 2.4.1 XRD分析
• 2.4.2 余辉时间
• 2.4.3 荧光光谱分析
• 第三章 铝酸锶铕镝长余辉发光材料的制备与性能研究
• 3.1 合成温度的研究
• 2O₄:Eu,Dy长余辉发光材料的固相反应机理'>3.1.1 SrAl₂O₄:Eu,Dy长余辉发光材料的固相反应机理
• 3.1.2 合成温度对材料发光性能的影响
• 3.1.3 硼含量对合成温度的影响
• 3.1.4 铝的引入方式对合成温度的影响
• 3.1.5 铝锶比对合成温度的影响
• 3.2 基质组成对材料发光性能的影响
• 3.2.1 铝锶比对合成物相的影响
• 3.2.2 铝锶比对材料激发和发射光谱的影响
• 3.2.3 铝锶比对样品余辉时间的影响
• 3.2.4 关于SA18样品460nm蓝色发射光的讨论
• 3.2.5 硼酸对基质形成与发光特性的影响
• 3.3 稀土离子对材料发光性能的影响
• 2+的光谱特性'>3.3.1 Eu²⁺的光谱特性
• 2O₄:Eu,Dy长余辉发光材料的格位研究'>3.3.2 稀土离子在SrAl₂O₄:Eu,Dy长余辉发光材料的格位研究
• 2+离子浓度对余辉时间的影响'>3.3.3 Eu²⁺离子浓度对余辉时间的影响
• 3+离子浓度对余辉时间的影响'>3.3.4 Dy³⁺离子浓度对余辉时间的影响
• 第四章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文目录