稀土镨掺杂的CaTiO3发光材料的制备与表征

论文摘要

本文以CaTiO3为基质,采用不同的原料和方法,制备了稀土元素镨掺杂的CaTiO3:Pr3+发光材料。通过差热-热重、XRD、SEM、荧光光谱等研究手段对材料进行测试和表征,深入探讨了Pr3+在CaTiO3基质中的发光机制,并考察了在不同实验条件和方法下对材料荧光性能的影响因素。以钛酸钙和硝酸镨为原料,采用高温固相法合成了稀土镨掺杂的钛酸钙发光材料。研究结果表明前躯体在1200℃的温度下煅烧时具有较好的发光性能。以乙醇为溶剂,采用溶胶-凝胶法合成了稀土镨掺杂的钛酸钙发光材料。经过表征分析发现干凝胶在900℃下煅烧时,产物形成了结晶较好的钙钛矿结构CaTiO3,发光性能达到最优（发光强度最高且余晖最长）。以尿素为燃料,硼酸为助熔剂,采用燃烧法合成了稀土镨掺杂的钛酸钙发光材料。研究了尿素、硼酸的用量以及初始炉温对长余辉材料性能的影响。以草酸铵和氨水为沉淀剂,采用共沉淀法合成了稀土镨掺杂的钛酸钙发光材料。当煅烧温度为900℃,溶液的pH值为9时,所得产物的发光性能最佳。最后,对以上四种制备方法进行了综合的比较。只有把多种制备方法优化组合,才能制备出发光性能更加优良,余辉时间更加持久的发光材料。

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第一章绪论

1.1 引言

1.2 发光材料概况

1.2.1 发光材料的定义

1.2.2 发光材料的分类

1.2.3 发光材料的应用

1.3 长余辉发光材料的研究方法

1.3.1 长余辉发光材料的发光机制

1.3.2 长余辉发光材料的发光性能

1.4 长余辉发光材料的发展现状

1.4.1 硫化物体系

1.4.2 钛酸盐体系

1.4.3 硫氧化物体系

1.4.4 硅酸盐体系

1.5 研究内容及意义

第二章实验方案及实验过程

2.1 制备方法

2.1.1 高温固相合成法

2.1.2 溶胶-凝胶法

2.1.3 燃烧合成法

2.1.4 共沉淀法

2.2 实验所用实验仪器和设备

2.3 性能测试与分析方法

2.3.1 热分析

2.3.2 X射线衍射分析

2.3.3 扫描电子显微分析

2.3.4 荧光光谱分析

2.3.5 余辉时间

第三章实验结果与讨论

3:Pr³⁺发光材料的表征'>3.1 高温固相法合成CaTiO₃:Pr³⁺发光材料的表征

3.1.1 热分析曲线

3:Pr³⁺微观结构的影响'>3.1.2 煅烧温度对CaTiO₃:Pr³⁺微观结构的影响

3:Pr³⁺发光性能的影响'>3.1.3 煅烧温度对CaTiO₃:Pr³⁺发光性能的影响

3+的掺杂浓度对CaTiO₃:Pr³⁺发光性能的影响'>3.1.4 Pr³⁺的掺杂浓度对CaTiO₃:Pr³⁺发光性能的影响

3:Pr³⁺发光材料的表征'>3.2 溶胶-凝胶法合成CaTiO₃:Pr³⁺发光材料的表征

3.2.1 热分析曲线

3:Pr³⁺微观结构的影响'>3.2.2 煅烧温度对CaTiO₃:Pr³⁺微观结构的影响

3:Pr³⁺微观形貌的影响'>3.2.3 煅烧温度对CaTiO₃:Pr³⁺微观形貌的影响

3:Pr³⁺发光性能的影响'>3.2.4 煅烧温度对CaTiO₃:Pr³⁺发光性能的影响

3:Pr³⁺发光材料的表征'>3.3 燃烧法合成CaTiO₃:Pr³⁺发光材料的表征

3.3.1 热分析曲线

3:Pr³⁺微观结构的影响'>3.3.2 煅烧温度对CaTiO₃:Pr³⁺微观结构的影响

3:Pr³⁺发光性能的影响'>3.3.3 尿素用量对CaTiO₃:Pr³⁺发光性能的影响

3:Pr³⁺发光材料的表征'>3.4 共沉淀法合成CaTiO₃:Pr³⁺发光材料的表征

3.4.1 热分析曲线

3:Pr³⁺微观结构的影响'>3.4.2 煅烧温度对CaTiO₃:Pr³⁺微观结构的影响

3:Pr³⁺发光性能的影响'>3.4.3 煅烧温度对CaTiO₃:Pr³⁺发光性能的影响

3:Pr³⁺发光性能的影响'>3.4.4 pH值对CaTiO₃:Pr³⁺发光性能的影响

3:Pr³⁺发光材料的综合比较'>3.5 各种制备方法合成CaTiO₃:Pr³⁺发光材料的综合比较

3:Pr³⁺发光性能的影响'>3.5.1 各种制备方法对CaTiO₃:Pr³⁺发光性能的影响

3.5.2 各种制备方法对煅烧温度的要求

3:Pr³⁺微观形貌的影响'>3.5.3 各种制备方法对CaTiO₃:Pr³⁺微观形貌的影响

3:Pr³⁺发光材料的发光机制'>3.6 CaTiO₃:Pr³⁺发光材料的发光机制

3的晶体结构'>3.6.1 CaTiO₃的晶体结构

3:Pr³⁺的发光机理'>3.6.2 CaTiO₃:Pr³⁺的发光机理

3:Pr³⁺的光谱性能'>3.6.3 CaTiO₃:Pr³⁺的光谱性能

第四章结论

第五章展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间主要的研究成果

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