铝酸盐基发光材料的合成及发光性能研究

论文摘要

稀土发光材料是重要的稀土新材料,它在LED照明、信息显示和信息传递等领域都有广泛的应用。本课题采用表面活性剂辅助的共沉淀法,选取铝酸锌和铝酸镧两种材料为发光基质,以Eu3+和Tb3+为发光中心进行一系列研究。第一,采用十六烷基三甲基溴化铵辅助的共沉淀法制备掺Eu3+铝酸锌系列荧光粉,并对其晶体结构、粒径和发光性能进行研究。合成产物为立方晶系的ZnAl2O4: Eu3+,单胞分子数Z = 8。随着煅烧温度的增加,ZnAl2O4: Eu3+的结晶度增加,粒径增大,当煅烧温度达到700°C时,能够形成良好晶面。产物的发光以616 nm的5D0→7F2红光发射为主。当煅烧温度为800°C、Eu3+掺杂浓度为5%时,合成的ZnAl2O4: Eu3+荧光粉的发光强度最强,此时得到的荧光粉的色坐标为x = 0.6513,y = 0.3415。第二,采用聚乙二醇200辅助的共沉淀法制备掺Tb3+铝酸锌系列荧光粉,并进行XRD、TG-DTA分析和荧光测试。合成产物为立方晶系的ZnAl2O4: Tb3+,形成良好晶体的最佳煅烧温度是700°C。当Tb3+的掺杂浓度低于5%时,结晶度高,当高于5%时,结晶度减小。发光以544 nm处的绿光发射为主,它归属于Tb3+的5D4→7F5跃迁。当煅烧温度为600°C、Tb3+掺杂浓度为5%时,合成的ZnAl2O4: Tb3+荧光粉的发光强度最强。第三,采用十六烷基三甲基溴化铵辅助的共沉淀法制备制备掺Eu3+铝酸镧系列荧光粉,并对其晶体结构、粒径、发光情况和发光性能进行研究。当煅烧温度在为500°C800°C时,合成产物是属于赝立方结构的LaAlO3:Eu3+,随着煅烧温度增加,LaAlO3: Eu3+的衍射峰强度增强,粒径增大。当煅烧温度为900°C时,所得样品开始有杂相La10Al4O21出现。当Eu3+掺杂浓度从4%增加到7%时,LaAlO3: Eu3+的晶体结构没有太大的变化。产物的发光以617 nm的5D0→7F2红光发射为主。当煅烧温度为800°C时,合成的LaAlO3:Eu3+荧光粉的发光强度最强。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 纳米材料
• 1.1.1 纳米材料的特性
• 1.1.2 纳米材料制备方法
• 1.1.2.1 高温固相法
• 1.1.2.2 溶胶凝胶法（sol-gel）
• 1.1.2.3 水热法
• 1.1.2.4 微乳液法
• 1.1.2.5 化学沉淀法
• 1.2 稀土发光材料
• 1.2.1 稀土元素和离子的电子结构
• 1.2.2 稀土发光材料的发光机理
• 1.2.3 发光材料的主要性能指标和表征方法
• 1.2.3.1 发射光谱
• 1.2.3.2 激发光谱
• 1.2.3.3 吸收光谱
• 1.2.3.4 CIE 色坐标
• 1.2.3.5 扫描电镜（SEM）
• 1.2.3.6 X 射线衍射分析（XRD）
• 1.3 铝酸盐基发光材料
• 1.3.1 铝酸盐基发光材料的结构和性质
• 1.3.1.1 六铝酸盐荧光粉
• 1.3.1.2 尖晶石结构的铝酸盐荧光粉
• 1.3.1.3 钙钛矿结构的铝酸盐荧光粉
• 1.3.2 铝酸盐基发光材料的应用
• 1.3.3 铝酸盐基发光材料的优缺点
• 1.4 本课题研究意义和研究内容
• 参考文献
• 3+铝酸锌和发光性能研究'>第二章 改进的共沉淀法制备掺 Eu³⁺铝酸锌和发光性能研究
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 试剂和仪器设备
• 2.2.2 掺铕铝酸锌荧光粉的制备
• 2.3 样品分析测试
• 2.4 结果与讨论
• 2O₄: Eu³⁺纳米粉体的XRD 分析'>2.4.1 ZnAl₂O₄: Eu³⁺纳米粉体的XRD 分析
• 2O₄: Eu³⁺纳米粉体的粒径分析'>2.4.2 ZnAl₂O₄: Eu³⁺纳米粉体的粒径分析
• 2O₄: Eu³⁺纳米粉体的光谱性质'>2.4.3 ZnAl₂O₄: Eu³⁺纳米粉体的光谱性质
• 2.4.3.1 激发光谱
• 2.4.3.2 发射光谱
• 2O₄: Eu³⁺纳米粉体的色坐标'>2.4.3.3 ZnAl₂O₄: Eu³⁺纳米粉体的色坐标
• 2.5 本章小结
• 参考文献
• 3+铝酸锌的共沉淀法制备和发光性能研究'>第三章 掺Tb³⁺铝酸锌的共沉淀法制备和发光性能研究
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 试剂和仪器设备
• 3.2.2 掺铽铝酸锌荧光粉的制备
• 3.3 样品分析测试
• 3.4 结果与讨论
• 2O₄: Tb³⁺纳米粉体的XRD 分析'>3.4.1 ZnAl₂O₄: Tb³⁺纳米粉体的XRD 分析
• 2O₄: Tb³⁺纳米粉体的TG-DTA 分析'>3.4.2 ZnAl₂O₄: Tb³⁺纳米粉体的TG-DTA 分析
• 2O₄: T63+纳米粉体的光谱性质'>3.4.3 ZnAl₂O₄: T63+纳米粉体的光谱性质
• 3.4.3.1 激发光谱
• 3.4.3.2 发射光谱
• 3.5 本章小结
• 参考文献
• 3+铝酸镧的共沉淀法制备和发光性能研究'>第四章 掺Eu³⁺铝酸镧的共沉淀法制备和发光性能研究
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 试剂和仪器设备
• 3+铝酸镧荧光粉的制备'>4.2.2 掺Eu³⁺铝酸镧荧光粉的制备
• 4.3 样品分析测试
• 4.4 结果与讨论
• 3: Eu³⁺荧光粉的XRD 分析'>4.4.1 LaA1O₃: Eu³⁺荧光粉的XRD 分析
• 3: Eu³⁺荧光粉的粒度分析'>4.4.2 LaA1O₃: Eu³⁺荧光粉的粒度分析
• 3: Eu³⁺荧光粉的光谱性质'>4.4.3 LaA1O₃: Eu³⁺荧光粉的光谱性质
• 4.4.3.1 在紫外分析仪下发光
• 4.4.3.2 激发光谱
• 4.4.3.3 发射光谱
• 4.5 本章小结
• 参考文献
• 第五章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 致谢
• 硕士研究生期间发表的论文