暖色長余輝材料研究

【摘要】：長余輝發(fā)光材料是一種激發(fā)光停止后可以持續(xù)長時間發(fā)光的功能材料，由于其獨特的特性，受到人們廣泛關(guān)注。從早期的應(yīng)急指示、發(fā)光陶瓷等領(lǐng)域擴(kuò)展到信息存儲、高能射線探測等領(lǐng)域，加大了市場對長余輝材料的需求。目前，長余輝材料中鋁酸鹽和硅酸鹽體系的藍(lán)光和綠光長余輝材料的研究已趨于成熟，其發(fā)光亮度和余輝時間等發(fā)光特性都達(dá)到了實際應(yīng)用的要求。然而紅色長余輝發(fā)光材料的研究相對緩慢，其發(fā)光性能離實際應(yīng)用還有很大差距，很難和藍(lán)色、綠色發(fā)光材料混合獲得橙色、黃色等暖色發(fā)光。紅色長余輝材料中余輝性能最好的材料是Y2O2S:Eu3+,Mg2+,Ti4+，其余輝時間已有6h，然而硫氧化物材料穩(wěn)定性差、環(huán)境污染等缺陷，限制了該材料的應(yīng)用。 針對上述問題，本文首先采用高溫固相法合成紅色長余輝發(fā)光材料CaTiO3：Pr3+，討論了各種因素對其發(fā)光特性和余輝性能的影響，之后提出獲得暖色長余輝材料的新方法，設(shè)想把藍(lán)色長余輝材料與紅色發(fā)光材料復(fù)合，利用藍(lán)色長余輝發(fā)光材料為光源激發(fā)紅色發(fā)光材料來獲得暖色長余輝。 在高溫固相法合成紅色長余輝發(fā)光材料CaTiO3：Pr3+中，研究了合成溫度、Pr3+離子摻雜濃度、共摻Zn2+離子濃度對樣品物相、發(fā)光性能以及余輝的影響，本實驗中合成樣品的激發(fā)光主峰為333nm，此激發(fā)帶是由O(2p)→Ti(3d)電荷躍遷引起的，發(fā)射光譜峰值為612nm，對應(yīng)著Pr3+的1D2→3H4躍遷。最佳合成溫度為1350℃，最佳Pr3+離子摻雜濃度為0.2mol%，最佳Zn2+離子摻雜濃度為10mol%。 在復(fù)合激發(fā)中，采用了直接均勻混合法和涂層法兩種方式，研究了藍(lán)色長余輝材料Sr4Al14O25：Eu2+，Dy3+和紅色LED熒光粉Sr2Si5N8：Eu2+復(fù)合激發(fā)的發(fā)光特性。兩種方法均驗證了復(fù)合激發(fā)的可行性，并且在直接混合法中，Sr4Al14O25：Eu2+，Dy3+與Sr2Si5N8：Eu2+質(zhì)量比為4：1時獲得了最強紅光發(fā)射。在涂層法中，可通過改變兩種發(fā)光材料的涂層次序與層數(shù)，有效的調(diào)節(jié)了最終混合光中紅光的比例。 【關(guān)鍵詞】：CaTiO3 Pr3+ 暖色長余輝 高溫固相法 復(fù)合激發(fā) 熒光粉涂層
【學(xué)位授予單位】：杭州電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TB34
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-12
• 第1章 緒論12-20
• 1.1 引言12
• 1.2 發(fā)光材料概述12-15
• 1.2.1 發(fā)光材料定義12
• 1.2.2 發(fā)光材料的分類12-13
• 1.2.3 發(fā)光材料基本性能指標(biāo)13-15
• 1.3 紅色長余輝發(fā)光材料的研究現(xiàn)狀15-16
• 1.3.1 硫化物體系15
• 1.3.2 硫氧化物體系15-16
• 1.3.3 鈦酸鹽體系16
• 1.3.4 硅酸鹽體系16
• 1.3.5 其它類型的紅色長余輝發(fā)光材料16
• 1.4 紅色長余輝發(fā)光材料的常見制備方法16-18
• 1.4.1 高溫固相法16-17
• 1.4.2 化學(xué)沉淀法17
• 1.4.3 水熱合成法17
• 1.4.4 溶膠-凝膠法17-18
• 1.4.5 燃燒合成法18
• 1.4.6 微波合成法18
• 1.5 長余輝發(fā)光材料的應(yīng)用18-19
• 1.6 本課題的研究內(nèi)容和目的19-20
• 第2章 實驗設(shè)計方案與測試方法20-28
• 2.1 樣品準(zhǔn)備20-21
• 2.1.1 實驗主要原料20-21
• 2.2 實驗儀器與設(shè)備21-25
• 2.2.1 高溫?zé)Y(jié)爐21-22
• 2.2.2 X 射線衍射儀（XRD）22-23
• 2.2.3 熒光分光光度計23-24
• 2.2.4 掃描電子顯微鏡24-25
• 2.3 實驗方案設(shè)計25-28
• 2.3.1 CaTiO_3：Pr~(3+)樣品的合成步驟25-26
• 2.3.2 Sr4Al_(14)O_(25)：Eu~(2+)，Dy~(3+)與 Sr2Si5N8：Eu~(2+)復(fù)合26-28
• 第3章 高溫固相法制備 CaTiO_3:Pr~(3+)及其性能的研究28-43
• 3.1 引言28
• 3.2 影響 CaTiO_3:Pr~(3+)長余輝熒光粉基質(zhì)形成因素28-29
• 3.3 CaTiO_3：Pr~(3+)長余輝熒光粉的制備29-32
• 3.3.1 原料的配比29-30
• 3.3.2 氣氛控制30
• 3.3.3 原料的合成30-32
• 3.4 合成溫度對 CaTiO_3：Pr~(3+)長余輝熒光粉的影響32-34
• 3.4.1 不同合成溫度對樣品物相的影響32
• 3.4.2 不同合成溫度對樣品熒光特性的影響32-34
• 3.4.3 不同合成溫度對樣品余輝特性的影響34
• 3.5 Pr~(3+)含量對 CaTiO_3：Pr~(3+)長余輝熒光粉的影響34-38
• 3.5.1 Pr~(3+)含量樣品對物相的影響35-36
• 3.5.2 Pr~(3+)含量對樣品熒光特性的影響36-37
• 3.5.3 Pr~(3+)含量對樣品余輝性能的影響37-38
• 3.6 Zn~(2+)摻雜對 CaTiO_3:Pr~(3+)長余輝熒光粉的影響38-42
• 3.6.1 Zn 含量對樣品物相的影響38-39
• 3.6.2 Zn~(2+)離子含量對樣品熒光特性的影響39-40
• 3.6.3 Zn 含量對樣品余輝性能的影響40-42
• 3.7 小結(jié)42-43
• 第4章 CaTiO_3:Pr~(3+)材料的發(fā)光及長余輝機理探討43-49
• 4.1 發(fā)光材料的發(fā)光43
• 4.2 稀土元素43-46
• 4.2.1 稀土元素 f 層的電子構(gòu)型43-44
• 4.2.2 稀土離子發(fā)光的經(jīng)典位形坐標(biāo)模型44-45
• 4.2.3 稀土摻雜離子的濃度淬滅過程45-46
• 4.3 CaTiO_3:Pr~(3+)材料的發(fā)光46-47
• 4.4 CaTiO_3:Pr~(3+)材料的長余輝機理47-49
• 4.4.1 位形坐標(biāo)模型47
• 4.4.2 電子轉(zhuǎn)移模型47-49
• 第5章 Sr_4Al_(14)O_(25):Eu~(2+),Dy~(3+)與 Sr2Si5N8:Eu~(2+)復(fù)合激發(fā)49-58
• 5.1 引言49
• 5.2 復(fù)合激發(fā)原材料的選取49-50
• 5.3 直接均勻混合型50-54
• 5.3.1 樣品的配比與測試51
• 5.3.2 樣品余輝發(fā)射特性51-53
• 5.3.3 樣品的余輝衰減特性53-54
• 5.4 涂層型54-57
• 5.4.1 樣品的配比與測試54-55
• 5.4.2 樣品的余輝發(fā)射特性55-56
• 5.4.3 樣品的余輝衰減特性56-57
• 5.5 小結(jié)57-58
• 第6章 結(jié)論與展望58-60
• 6.1 總結(jié)58-59
• 6.1.1 CaTiO_3：Pr~(3+)紅色長余輝熒光粉的發(fā)光性能58
• 6.1.2 Sr_4Al_(14)O_(25)：Eu~(2+)，Dy~(3+)與 Sr2Si5N8：Eu~(2+)復(fù)合激發(fā)研究58-59
• 6.2 展望59-60
• 致謝60-61
• 參考文獻(xiàn)61-68
• 附錄68

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