2009水热法制备长余辉发光材料CaTiO3 Pr,Al及其发光性能
3+ 1 3
时示出了水热样品在 900 ℃ 煅烧 1 h后样品的余辉 光谱图 。 由图中可知 , 煅烧后 , 荧光光谱的形状和 峰位基本不变 , 说明发射波长几乎不受煅烧温度 的影响 , 但相对发光强度却在煅烧后升高 。 这可能 是由于对 CaTiO3 基质来讲 , 煅烧有利于半径相近 的 Pr 取代 Ca , 增加发光中心的数量 , 但并不 改变 Pr 在晶体场中的能级结构 , 因而不会影响
Pr 发射光谱的形状和峰位 , 并延长了余辉时间 。
3+ 3+ 3+ 2+
图 3 是 200 ℃ 反应 6 h得到的 CaTiO3 : Pr的荧
采用 H itachi F 2 4500 荧光光谱仪在 CaTiO3 : Pr最大 激发波长 330 nm 和发射波长 612 nm 下扫描 Phos2
phorescence得到余辉光谱 , 见图 3 中插图 。 由图 3
基金项目 : 国家自然科学基金项目 ( 30670523) 和广东省自然科学基金团队项目 ( 05200555) 资助 作者简介 : 王 荣 ( 1984 - ) , 女 , 硕士 3 通讯联系人 ( E - mail: tm jx@ jnu. edu. cn)
350
3+
中 国 稀 土 学 报
试使用 H itachi F 2 4500 荧光光谱仪 (光源为 150 W 氙灯 ) 。 样品的微观形貌测试使用 LEO1530 型扫描 电子显微镜 。 试验所用 Pr6 O11 (纯度 99. 95% ) 为珠 江冶炼厂产品 , 其他试剂均为国产分析纯试剂 。
1 实 验
将 CaCl2 溶于去离子水 , TiCl4 溶于 0. 3 mol ・ L
[ 2, 3 ] 3+
移取上述氯化钙 、 四氯化钛溶液 、 硝酸铝溶液 ( x 从 0 ～20mol% ) 和氯化镨溶液混合均匀 , 然后缓慢 加入 30 m l的氢氧化钠溶液 , 混合均匀后置于容积 为 50 m l的内衬四氟乙烯的高压反应釜内 , 保持溶 液总体积不超过 40 m l, 密闭后放入 DGG2 9023A 型 电热恒温鼓风干燥箱 , 升温反应一定时间 。 反应完 成后 , 将所得沉淀物进行过滤 、 洗涤 , 60 ℃ 真空干 燥 , 即得水热样品 。 水热样品进一步在马弗炉中一 定温度下煅烧得到煅烧后的产品 。 样品的 X 射线 粉末衍射 ( XRD ) 结构分析用 M SAL 2 XRD2 全自动 α 射线 , λ = 0. 154056 nm , XRD 分析仪 ( Cu 靶 K
3+
352
1999, 137: 38.
中 国 稀 土 学 报
27 卷
[ 9 ] Yin Shengyu, Chen Donghua, Tang W anjun, Peng Yuhua. Synthesis of CaTiO 3 : Pr persistent phosphors by a modified solid 2 state reaction [ J ]. Mater . Sci . Eng . B , 2007, 136: 193. [ 10 ] D iallo P T, Enlouis K J, Boutinaud P, Mahiou R , Cousseins J C. I mp rovement of the op tical perfor mances of Pr3 + in CaTiO 3 [ J ]. J. A lloys . Compd. , 2001, 323 2 324: 218. [ 11 ] Zhang Xiyan, Cheng Guang, M i Xiaoyun, Xiao Zhiyi, J iang W eiwei, Hujingjie. Preparation and long persistence red lum i2 nescence of M 0. 2 Ca0. 8 TiO 3 : Pr3 + (M = Mg2 + , Sr2 + , Ba2 + , Zn2 + ) [ J ]. J. Rare Earths, 2004, 22 ( 1) : 137. [ 12 ] 杨志平 , 郭 智 , 王文杰 , 朱胜超 . Pr3 + 摩尔浓度对 CaT2 iO 3 : Pr3 + 红色长余辉发光材料的影响 [ J ]. 功能材料与器件
3 结 论
采用水热法制备了掺镨的钛酸钙粉末 , 结果表 明 : 直接水热即可得到具有一定余辉的 CaTiO3 : Pr 发光材料 , 在稍高温度煅烧后长余辉性能显著提 高 , 同时煅烧后产品的粒度变化不大 , 并具有极好 的分散性 , 添加 A l 后可适当提高初始亮度 , 延长 余辉时间 , 甚至比高温固相法的样品都有明显的 提高 。 参考文献 :
[ 1 ] D illi P T, Boutinaud P, Mahiou R J C Cousseins . Red lum ines2 cence in Pr3 + 2doped calcium titanates [ J ]. Phys . Status Solidi ( a) , 1997, 160 ( 1) : 255. [ 2 ] 张华京 , 廉世勋 , 吴振国 , 李承志 ,毛向辉 , 马 铭 , 刘莲英 . CaTiO 3 : Pr3 + 的合成及发光性质 [ J ]. 稀有金属与硬质合金 ,
关键词 : 水热法 ; CaTiO3 : Pr, A l; 长余辉发光体 ; 稀土 中图分类号 : O614. 33; O482. 3 文献标识码 : A 文章编号 : 1000 - 4343 (2009) 03 - 0349 - 04
1997 年 D iallo 等
[1]
首次报道了 CaTiO3 : Pr 的
3+
杂量为 0. 1%时余辉时间最好 , 0. 2%时初始亮度
2. 3 制备条件对样品发光性能的影响
根据样品发光性能的变化对水热反应时间和
图 3 CaTiO3 : Pr煅烧前后的荧光光谱图以及余辉光谱图
(插图 ) Fig . 3 Fluorescence and afterglow spectra ( inset ) CaTiO3 : Pr (1) Unsintered; (2) Sintering at 900 ℃ of
X 射 线 管 压 36 kV , 管 流 20 mA , 扫 描 速 度
- 1 ) 8 (° ・ m in )进行 ; 荧光性能测试和长余辉性能测
需要在很高的温度下进行长时
间反应 , 并且合成后的 CaTiO3 呈很硬的块状体 , 必须进一步破碎 、 研磨才能得到最终所需尺寸的 粉体 。 为了克服这些缺点 , 人们对其他一些低温合 成方法进行了研究 , 如溶胶 2 凝胶法 凝胶网格沉淀法
的 Ca 离子 , 易造成 Ca 离子空位与氧空位等缺 陷 , 这些缺陷会增加非辐射跃迁几率 , 降低 Pr 的
3+
2+
2+
图 6 样品的余辉衰减曲线
Fig . 6 Decay curves of samp les (1) CaTi O3 : 0. 002Pr; ( 2 ) CaTiO3 : 0. 002Pr, 0. 1A l; ( 3 ) CaTiO3 : 0. 002Pr, 1200 ℃ sintered for 2 h by solid2state reac2 tion; ( 4 ) CaTiO3 : 0. 002Pr, 0. 1A l , 900 ℃ sintered for 1 h
[6] [4]
、 燃烧法
[5]
,
, 共沉淀法
[7]
等 , 用这些方法可
以在温度较低的条件下煅烧合成 CaTiO3 粉体 。 本 文不需经过煅烧 , 直接水热就可以得到具有一定 余辉性能的 CaTiO3 粉体 , 在稍高温度煅烧后长余 辉性能显著提高 , 同时煅烧后产品的粒度不发生 变化 , 并具有极好的分散性 。
3+ CaTi1 - x O3 : Pr, A lx ( Pr : 0. 2mol% ) 的配比 , 分别
红色长余辉特性 。 作为一种新型的红色长余辉材 料体系 , 近年来对稀土激活的碱土钛酸盐系列长 余辉材料的研究非常活跃 。Pr 激活的 CaTiO3 红 色发光材料 , 发光颜色纯正 , 同时基质本身化学性 能稳定 , 有良好的耐候性 , 引起了广泛的注意 。 传 统的高温固相法
( 300 ～1000 ℃)下煅烧了一定的时间 , 测定样品的
发光效率 。 本文通过添加 A l 取代四价 Ti 离子 来解决这一问题
3+ [ 13 ]
。 如图 6 ( 1 ) 和 ( 2 ) 所示 , 相对
3+ 3+
未添加 A l 的样品 , 添加 A l 的样品其初始亮度 和余辉时间都有一定程度的改善 。 同时 A l 的添 加量对样品的余辉性能也有很大的影响 , 在 A l
3+
的添加量为 10%时可以得到最好的余辉性能 。 文
3+ 献 [ 14 ]所报道的最佳 A l 添加量为 8%～15% (摩
荧光 , 结果如图 5 所示 。 结果表明 , 在较低的温度 下煅烧可以显著地提高样品的发光性能 , 但煅烧 温度过高 , CaTiO3 : Pr的发光强度反而下降 。 最佳 煅烧条件是 900 ℃ 煅烧 1 h。
2. 2 发光性质
3+ 2+
光光谱图及余辉光谱图 , 其激发主峰在 330 nm 处 左右 , 是一较强的峰 , 对应于 O ( 2p ) →Ti ( 3d )间的 电荷传输跃迁 , 是主要的激发途径 。 发射光谱同许 多文献 [ 9 ～11 ]报道一致 , 发射光谱产生于激活剂 离子内部的电子跃迁 , 所以为一窄带谱 , 峰值位于
长余辉发光木材的制备方法及其应用[发明专利]
![长余辉发光木材的制备方法及其应用[发明专利]](https://360docs-1393072327.cos.ap-beijing.myqcloud.com/d341a0022e60ddccda38376baf1ffc4ffe47e263.webp)
专利名称：长余辉发光木材的制备方法及其应用专利类型：发明专利
发明人：陈志俊,袁敬文,万柯良,李坚,李淑君,刘守新申请号：CN202111264583.5
申请日：20211028
公开号：CN114102777A
公开日：
20220301
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本申请涉及一种长余辉发光木材的制备方法及其应用。
本申请提供的长余辉发光木材的制备方法包括采用双氧水和氢氧化钠的混合溶液处理天然木材，得到所述长余辉发光木材。
本申请的制备方法无需添加任何额外的发光试剂，直接利用化学反应手段原位诱发木材内部发生分子解聚反应，制得长余辉发光木材，制备成本低，有利于大规模使用。
申请人：东北林业大学
地址：150040 黑龙江省哈尔滨市香坊区和兴路26号
国籍：CN
代理机构：北京中原华和知识产权代理有限责任公司
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超声分散辅助合成CaTiO3：Pr 3+红色长余辉材料及其发光性能
（ ｌｒ ｍｏ ａ
ｆａ ｔ ｎ） ｄ ｐ ｎ ｅ ｅ ｆＰｒ ｈ ｓ ｅ ｃ ｌｅ ｔｌ ｍｉ ｕ ｃ ｎ ｅ ｐ ｏ ｅ ｔ ｓ Ｃｏ ａ ｅ ｔ ｘ ｎ ｎ ｗａ ｅ ａ ｈ，ｔ ｅ ｒ ｃｉ ｏ ｏ ｉｇ ｌｖ ｌｏ ａ ｘ ｅｌｎ ｕ ｎ ｓ ｅ ｃ ｒ ｐ ｒｉ ． ｅ ｍｐ ｒ ｄ ｗｉｈ ｍｉ ｉ ｇ ｉ ｔ ｒ ｂ ｔ ｈ
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2009红色长余辉发光材料CaTiO3Pr3余辉性能的改进
Ξ 收稿日期:2008-11-10作者简介:齐晓霞(1980—),女,山西定襄人,硕士研究生,主要从事长余辉发光材料的制备与光学特性研究.红色长余辉发光材料CaT iO 3:Pr3+余辉性能的改进Ξ齐晓霞(中北大学理学院物理系,太原 030051)摘要:采用掺入Zn 来改良红色长余辉发光材料CaT iO 3:Pr 3+的发光亮度及余辉性能.通过对该材料的X 射线衍射谱、发光光谱和余辉衰减过程进行分析与测试,发现改变Zn 的掺入量对该发光粉体余辉性能的影响规律,当Zn 2+的含量为15%～25%时,发光粉体具有最佳的余辉性质.关键词:长余辉;CaT iO 3:Pr 3+;高温固相法;Zn 2+中图分类号:T Q050.4文献标识码:A 文章编号:1006-0707(2009)03-0092-02 红色作为日常生活中必不可少的颜色,是研究红色长余辉发光材料的重点.近来研究较多是CaT iO 3:Pr 3+红色长余辉材料[1-4],Martin 等[5]认为Zn 2+和Mg 2+的适量掺入可有效地延长CaT iO 3:Pr 3+的余辉寿命;廉世勋等[6-7]也认为Zn 的掺入有利于材料发光强度和余辉时间的改善.本文中通过改变Zn 的掺入量,系统地研究了Zn 的掺入对CaT iO 3:Pr 3+发光亮度和余辉性能的影响.1 CaT iO 3:Pr 3+发光材料的制备工艺1.1 样品制备依据化学式CaT iO 3:Pr 3+,将CaT iO 3,T iO 2,Pr 5O 11,H BO 3,ZnO (均为分析纯)按一定的化学计量比准确称量,将配料混合均匀并充分研磨;装入氧化铝舟,置于高温管中1250℃温度下灼烧2h ;冷却.将冷却的长余辉发光材料经过粉碎后,得到粉末状CaT iO 3:Pr 3+红色发光材料.1.2 分析仪器采用日本Rigaku 公司D/max 2rB 转靶X 射线衍射仪对发光粉体进行粉末X 射线衍射分析,X 射线工作条件为:Cu (K a )靶,40kV ,100mA ;采用Perkin E lmer LS -55荧光光谱仪测量CaT iO 3:Pr 3+发光粉体的激发光谱和发射光谱;采用PR -305长余辉荧光粉测试仪测量CaT iO 3:Pr 3+发光粉体的发光亮度、余辉时间.2 结果与讨论2.1 晶体结构的测定分别测量了Zn 的掺入量为0,10%和20%时发光粉体的物相组成,发光粉体的X 射线粉末衍射图如图1所示.将所得的衍射峰值数据与JCPDS 卡片对比后发现:当Zn 的掺入量为0时,发光粉体的物相为纯的CaT iO 3:Pr 3+晶体,没有含Zn 的物相出现;当Zn 的掺入量为10%时,物相组成为CaT iO 3,Ca 2Zn 4T i 15O 36;当Zn 的掺入量增加到20%时,还出现了Zn 2T iO 4的特征衍射峰.图1 Ca 1-x Zn x T iO 3:Pr 3+的XRD 图谱第30卷 第3期四川兵工学报2009年3月2.2 发射光谱图2是Ca 1-x Zn x T iO 3:Pr 3+的发射光谱.在紫外光激发下,Ca 1-x Zn x T iO 3:Pr 3+的红色发光峰值均为610nm ,这是Pr 3+的1D 2-3H 4特征发射.在紫外光激发下,红色发光强度最强的是Ca 0.85Zn 0.15T iO 3:Pr 3+;其次是Ca 0.8Zn 0.2T iO 3:Pr 3+和Ca 0.9Zn 0.1T iO 3:Pr 3+.Zn 2+的最佳含量在15%～25%.2.3 Zn 对余辉性能的影响CaT iO 3:Pr 3+发光的初始亮度和余辉时间随Zn 掺入量的变化情况见表1.可以看出,随着Zn 掺入量的增加,获得良好余辉特性.Zn 掺入量在15%～20%的样品时,CaT iO 3:Pr 3+可以成为余辉时间很长的红色发光材料.其中当Zn 的掺入量为25%时,发光粉体能获得最佳初始亮度和最长的余辉时间.图2 Ca 1-x Zn x T iO 3:Pr 3+的发射光谱表1 Ca 1-x Zn x T iO 3:Pr 3+发光粉体随时间变化的余辉亮度数据x 为余辉时间/s相对发光亮度/(mcd ・m -2)初始亮度30s 60s 90s 120s 180s 019027.1611.17 4.77 2.590 1.5300.4500.0538060.5927.9813.297.870 5.300 2.7700.136062.2630.2214.798.940 5.840 2.9400.1531063.1331.2114.848.870 5.960 2.9000.237062.4629.5114.688.890 6.070 3.1000.2538066.6731.2515.429.3006.2403.2803 结论 1)Ca 1-x Zn x T iO 3:Pr 3+的红色发光峰值均为610nm ,这是Pr 3+的1D 2-3H 4特征发射.2)在合适的合成条件下,Zn 的掺入可以明显提高发光初始亮度和增加余辉时间.其Zn 2+的最佳含量在15%～25%.参考文献:[1] R oyce M R ,Matsuda S ,T amaki H.Red emitting long decayphosphors[P].US Patent :5,650,094,1997-07-22.[2] Dilli P T ,Boutinaud P ,Mahiou R ,et al.Red luminescencein Pr 3+2doped calcium titanaates [J ].Phys S tatus S olidi(a ),1997,160(1):255-263.[3] Diallo P T ,Jenlouis K,Boutinaud P ,et al.Improvement ofthe optical performances of Pr3+in CaT iO 3[J ].J Alloys C ompd ,2001,323/324:218-222.[4] 刘利民,曾立华,廉世勋,等.CaT iO 3:Pr3+的合成及发光特性[J ].湖南有色金属,1998,14(5):45-47.[5] Martin R R ,T amaki H ,Mastuda S.Red emitting long decayphosphors[P].US005650094A ,1997-12-2.[6] 廉世勋,林建华,苏勉曾.Ca 1-x Z nxT iO 3:Pr 3+,R +(R +=Li +,Na +,K +,Rb +,Cs +,Ag +)的合成和发光性质[J ].中国稀土学报,2001,19(6):602-605.[7] 杨志平,朱胜超,郭智,等.锌对CaT iO 3:Pr 3+发光亮度和余辉时间的影响[J ].中国稀土学报,2002,20(S ):42-45.39齐晓霞:红色长余辉发光材料CaT iO 3:Pr 3+余辉性能的改进。
《Pr3+离子激活的红色及多色长余辉材料的设计、制备及性能研究》
《Pr3+离子激活的红色及多色长余辉材料的设计、制备及性能研究》篇一一、引言近年来，长余辉材料在显示技术、光电器件和夜间照明等领域展现出巨大的应用潜力。
其中，Pr3+离子激活的红色及多色长余辉材料因其独特的发光性能和长久的余辉效果，成为研究的热点。
本文旨在设计、制备Pr3+离子激活的红色及多色长余辉材料，并对其性能进行深入研究。
二、材料设计1. 理论设计根据发光原理和Pr3+离子的特性，设计具有红色及多色发光的余辉材料。
首先，通过选择合适的基质材料和掺杂元素，使Pr3+离子得以有效地掺入并实现其激活作用。
其次，调整Pr3+离子的浓度以及与其他离子的相互作用，以实现不同颜色的发光。
2. 结构设计为提高材料的余辉性能，设计具有高结晶度、低缺陷态和良好光稳定性的结构。
采用高温固相法或溶胶-凝胶法等方法制备材料，通过控制反应条件，如温度、时间、气氛等，优化材料的结构性能。
三、材料制备1. 实验材料与设备选用适当的基质材料、Pr源和其他掺杂元素，以及高温炉、烘箱、球磨机等设备。
2. 制备过程（1）将基质材料、Pr源和其他掺杂元素按照一定比例混合，进行球磨混合。
（2）将混合物在高温炉中烧结，得到初步产物。
（3）对初步产物进行研磨、筛分，得到所需粒度的长余辉材料。
四、性能研究1. 发光性能测试采用分光光度计、荧光光谱仪等设备测试材料的发光性能，包括发光颜色、亮度、色坐标等。
2. 余辉性能测试通过余辉测试仪测试材料的余辉性能，包括余辉时间、余辉亮度等。
同时，研究不同条件对余辉性能的影响，如温度、湿度等。
3. 稳定性测试对材料进行长时间的光照、热处理等实验，测试其稳定性。
通过对比实验前后的发光性能和余辉性能，评估材料的稳定性。
五、结果与讨论1. 发光性能分析实验结果表明，所制备的Pr3+离子激活的红色及多色长余辉材料具有优异的发光性能。
通过调整Pr3+离子的浓度和其他掺杂元素的比例，可以实现不同颜色的发光。
此外，材料的亮度高、色纯度好，满足实际应用的需求。
长余辉材料的种类、性质和应用刘钦濡汇总
长余辉材料的种类、性质和应用刘钦濡汇总长余辉材料的种类、性质和应用季杨琛（山东师范大学化学化工与材料科学学院，2015级化工一班，201510010201）[摘要]系统地介绍了长余辉材料的种类、性质及几种应用。
[关键词]长余辉材料；材料种类；性质；发明应用长余辉发光材料属于光致发光材料的一种，又称夜光粉，其将白天吸收的太阳能储存起来，晚上释放储存能量而产生余辉光。
由于长余辉发光材料夜晚发光的特点，从而在很多领域被广泛应用，比如制成航空仪表和汽车仪表的字盘显示器、发光涂料、发光油墨、消防安全装置、发光陶瓷等材料。
长余辉发光材料分研究较早的硫化物型材料(如硫化钙和硫化锌等)和近年来研究较多的氧化物体系(如铝酸盐和硅酸盐体系)。
由于长余辉发光材料夜晚发光的特点，从而在很多领域被广泛应用，比如制成航空仪表和汽车仪表的字盘显示器、发光涂料、发光油墨、消防安全装置、发光陶瓷等材料。
1.长余辉材料的种类铝酸盐基自从1993年Matsuzawa等合成了共掺Dy的SrAl2O4:Eu研究发现其余辉衰减时间长达2000min。
随后，人们有相继开发了一系列稀土激活的铝酸盐长余辉材料，如蓝色CaAl2O4:Eu，Nd和蓝绿色Sr4Al14O25:Eu，Dy。
铝酸盐的长余辉材料，其激活剂主要是Eu，余晖发光颜色主要集中于蓝绿光波长范围。
时至今日，虽然铝酸盐的耐水性不是很好，铝酸盐体系长余辉材料SrAl2O4:Eu，Dy和Sr4Al14O25:Eu，Dy 仍以获得了巨大的商业应用，是现阶段主要的长余辉材料的研究和应用关注材料。
硅酸盐基采用硅酸盐为基质的长余辉材料，由于硅酸盐具有良好的化学稳定性和热稳定性，同时原料SiO2廉价、易得，近些年来越来越受人们重视，并且这种硅酸盐材料广泛应用于照明及显示领域。
自从1975年日本首先开发出硅酸盐长余辉材料Zn2SiO4:Mn，As ，其余辉时间为 30min。
此后，多种硅酸盐的长余辉材料也相继被开发，如Sr2MgSi2O7:Eu，Dy、Ca2MgSi2O7:Eu，Dy、MgSiO3:Mn，Eu，Dy，材料及性能参数见表1。
CaTiO3Pr3+红色长余辉材料的改进合成及发光性能的研究
中国网络大学CHINESE NETWORK UNIVERSITY 毕业设计(论文)院系名称：百度网络学院专业：百度学生姓名：百度学号：123456789指导老师：百度中国网络大学教务处制2019年3月1日CaTiO3:Pr3+红色长余辉材料的改进合成及发光性能的研究摘要：综述了目前稀土元（如：Ca、Sr）掺杂红色长余辉发光材料的研究进展，介绍了红色长余辉材料的发光机制及空穴陷阱对长余辉特性的影响。
介绍了传统的高温固相法溶胶-凝胶法、水热合成法等稀土红色长余辉材料的常用制备的合成方法。
其中着重介绍了传统的高温固相法合成红色长余辉材料。
提出了从基质材料、制备技术和稀土离子的掺杂方式及掺杂剂量对磷光体的发光性能人手是稀土红色长余辉发光材料今后研究与开发的发展方向。
关键词：红色长余辉；发光材料；发光机制；制备技术；稀土1.1 前言长余辉材料：即我们俗称的夜光材料，是一类能够吸收太阳光或者人工光源所产生的光然后可以发出可见光，并且在光源停止照射后仍然能够继续发出光辉的物质。
这种材料在较暗的环境下能够发出明亮并且容易辨别的可见光，具有指示明显和一般的照明功能，目前这种材料被广泛用于弱光照明、应急指示、建筑装饰和工艺美术等领域。
该材料被认为是一种“节能”、“环保”、“绿色”“实用“的光源材料[1]而近些年来又将它的应用范围拓展到了信息储存、高能射线探测等高科技应用领域[2]。
现在，我们熟知的绿色和蓝色长余辉发光材料随处可见，其性能已能够满足实际应用的要求，其生产已经实现了工业化。
但由于红色长余辉发光材料的余辉时间及亮度等性能指标与蓝色和黄绿色材料存在着较大的差距，还无法达到实际应用的要求，因此目前红色长余辉材料仍处于研发阶段[3-6]。
因此寻找和合成具有优良发光性能并能满足实际使用要求的红色长余辉发光材料具有深远的现实意义。
1.2 稀土元素掺杂的钛酸盐发光材料的发光机制及研究状况如今，发光范围在可见光区的稀土长余辉材料主要是蓝色、黄绿色和红色发光材料，其中蓝色和黄绿色材料主要以稀土元素掺杂的铝酸盐和硅酸盐材料为主，其发光亮度和余辉时间等发光性能均已满足实际应用的要求，并且已经实现了工业化生产[2]。
《Pr3+离子激活的红色及多色长余辉材料的设计、制备及性能研究》范文
《Pr3+离子激活的红色及多色长余辉材料的设计、制备及性能研究》篇一一、引言随着科技的发展，长余辉材料因其独特的发光性能在照明、显示、生物成像等领域具有广泛的应用前景。
其中，Pr3+离子激活的红色及多色长辉材料因其颜色鲜艳、余辉时间长等特点，备受关注。
本文旨在设计、制备Pr3+离子激活的红色及多色长余辉材料，并对其性能进行研究。
二、材料设计1. 理论依据Pr3+离子具有丰富的能级结构，其发光颜色可调，是制备长余辉材料的重要激活剂。
通过调整Pr3+离子的浓度、共掺杂其他离子等方法，可以调控材料的发光性能。
2. 设计思路本实验设计了一种以铝酸盐为基质，Pr3+离子为激活剂的长余辉材料。
同时，为了实现多色发光，我们考虑共掺杂其他稀土离子（如Eu3+、Tb3+等）。
通过调整各离子的浓度比例，实现多色发光。
三、材料制备1. 原料准备本实验所需原料包括铝酸盐、稀土氧化物（Pr2O3等）、助熔剂等。
所有原料均经过研磨至微细粉末状态。
2. 制备工艺将稀土氧化物和铝酸盐粉末按设计比例混合，加入适量的助熔剂，在高温下进行熔融反应。
反应完成后，将熔体淬火得到玻璃状物质。
随后进行热处理，使玻璃状物质结晶化，得到长余辉材料。
四、性能研究1. 发光性能测试采用紫外-可见分光光度计和荧光光谱仪对材料的发光性能进行测试。
分析Pr3+离子及共掺杂离子在不同浓度下的发光特性，如发射光谱、色坐标、发光亮度等。
2. 余辉性能测试对制备的材料进行光照和暗化处理，测量其余辉时间、余辉强度等指标。
分析不同制备条件对余辉性能的影响。
五、结果与讨论1. 发光性能分析实验结果表明，Pr3+离子激活的红色长余辉材料具有较高的发光亮度，发射光谱与标准红色相匹配。
共掺杂其他稀土离子后，实现了多色发光。
各离子之间的能量传递和相互作用是导致多色发光的关键因素。
2. 余辉性能分析通过测试发现，本实验制备的长余辉材料具有较长的余辉时间（如数小时至数天）和较高的余辉强度。
熔盐法制备CaTiO3∶Pr 3+荧光粉及其发光性能的研究
常规 固相 法制 备 Ｃ Ｔｉ 。： ｒ ａ Ｏ Ｐ 。 光 粉 要 求 温 荧
度 在 １２ ０℃以上 ， ０ 本实 验利 用 Ｃ Ｃ： 熔点 ７ ４℃） ａ１ （ ７ 熔 盐体 系 ， ８ ０℃就 能制 备 出 Ｃ Ｔｉ 。： ｒ 在 ０ ａ Ｏ Ｐ 荧 光 粉， 并研究 了 Ｃ Ｃ ： ａ １ 熔盐 对 Ｃ Ｔｉ 。： ｒ ａ Ｏ Ｐ 抖荧光 粉 的 颗粒 尺寸 、 形貌 及发 光强 度等 的影 响 。
金属 钛 酸 盐 （ — Ｃ 、 ｒ Ｂ ） 为 一 种 极 具 潜 力 的 Ｍ ａＳ、ａ作
氧化 基发光 材料 引起 人们 极大 的关 注 。
目前制 备 钛 酸盐 基 质 长 余 辉 发 光 材 料 最 普 遍
的 方 法 是 高 温 固 相 法 ， 方 法 存 在 着 工 艺 流 程 简 该
第 ３ 卷 第 ６期 ｌ
２ ０年 １ １ ０ ２月
衡 阳 师范 学 院 学 报
ＮＯ ６ ｏ． １ ． Ｖ １３
Ｄｅ ｅ．２０ １０
熔 盐 法制 备 Ｃ ＴＯ Ｐ ３ 荧 光 粉 ａ ｉ ３： ｒ ＋
及其 发 光 性 能 的研 究
邹 建 陵 ， 匡 云 飞 ，戴 俊 ，杨 雅 琴
盐 的 Ｃ Ｃ 加 入 陶瓷研 钵 中 ， Ｃ Ｃ 与上 述 混合 ａ１ 使 ａ１
盐合 成法 逐渐 开 始 引 起人 们 的广 泛 兴趣 ［３。在 熔 １ｌ ＿
盐法 中 ， 的熔 体 起 到 了熔 剂 和 反 应 介 质 的作 用 。 盐 在高 于熔 点 的 锻 烧 温 度 下 ， 盐 变 成 液 相 ， 得 体 熔 使
２１ 第 ６ ００年 期
邹 建陵 ， 云飞 ， 俊 ， ： 匡 戴 等 熔盐 法 制 备 Ｃ Ｔｉ ： ｒ ａ Ｏ。 Ｐ 。 光 粉 及其 发 光 性 能 的 研 究 荧
红色长余辉发光材料CaTiO_3_Pr_3_的制备和发光性能研究
山西大学学报(自然科学版)32(2):213~216,2009Journal o f Shanx i U niver sity(N at.Sci.Ed.)文章编号:0253 2395(2009)02 0213 04红色长余辉发光材料CaT iO3:Pr3+的制备和发光性能研究齐晓霞(中北大学理学院物理系,山西太原030051)摘 要:采用稀土直接掺杂工艺和高温固相法,制备出发光亮度较高、余辉性能较为优良的红色长余辉发光材料CaT iO3:Pr3+,并对其发光性能进行了研究.经光谱分析的结果发现,所制备的发光粉体其激发和发射光谱均为宽带光谱,CaT iO3:P r3+属于Pr3+的发光,对应的激发峰 ma x为323nm;发射峰 max为610nm.该发光粉体的余辉衰减过程存在快速衰减和慢衰减两个过程,余辉时间为5min.此外还考察了烧结温度、稀土掺杂量对此发光粉体发光性能的影响.关键词:长余辉;发光材料;CaT iO3:P r3+;高温固相法中图分类号:T Q050.4 文献标识码:A0 引言最早研究的红色长余辉材料是M S:Eu2+,但其具有余辉性能不稳定,易于分解等缺陷[1].1997年, Roy ce M.R.等[2]发现Pr3+掺杂的钛酸钙体系具有红色长余辉特性.随后,Diallo P.T.等人[3,4]分析了该材料的性质,并比较了固相反应法和凝胶 溶胶法制备的CaTiO3:Pr3+.国内近年来研究较多也是Pr3+掺杂的钛酸钙体系红色长余辉材料[5 8].该种长余辉材料的化学性能稳定,有良好的耐候性,其发光颜色也纯正,但余辉性能还需进一步的提高.研究其发光机制并寻找提高余辉性能的有效途径对新型红色长余辉材料的研究具有重要意义.本文在不同烧结温度条件下合成了CaT iO3:Pr3+发光材料,测定了CaT iO3:Pr3+的激发光谱、发射光谱和余辉特性,讨论了改变Pr3+的掺杂浓度与发光强度关系,并得出一些新的结论.1 CaT iO3:Pr3+发光材料的制备工艺1.1 实验原料及设备原料为:碳酸钙,二氧化钛,氧化镨,硼酸,氧化镝,氧化铕(均为分析纯).设备为:高温管式炉,数字式分析天平,行星球磨机,红外快速干燥仪,超声波清洗池,氧化铝加热管(含氧化铝95%以上),氧化铝舟.1.2 制备步骤依据化学式CaT iO3:Pr3+,将上述原料按一定的化学计量比准确称量,加入一定比例的玛瑙和适量酒精,放入球磨罐中,用球磨机球磨3h;将球浆分离后,把装有粉浆的罐放入烘箱中于100下烘干4h;将烘干后的原料装入氧化铝舟,再将舟送入氧化铝管中,置于高温管中1300温度下灼烧2h;冷却.冷却后的长余辉发光材料经粉碎,得到粉末状CaT iO3:Pr3+红色发光材料.1.3 分析仪器物相分析:采用日本Rig aku公司D/max rB转靶X射线衍射仪对发光粉体进行粉末X射线衍射分析, X射线工作条件为:Cu(Ka)靶,40kV,100mA.光谱性能的测试:采用Perkin Elmer LS 55荧光光谱仪测量CaTiO3:Pr3+发光粉体的激发光谱和发射收稿日期:2008 03 31;修回日期:2008 06 23作者简介:齐晓霞(1980 ),女,助教,硕士研究生,研究方向:长余辉发光材料的制备与光学特性.214山西大学学报(自然科学版) 32(2) 2009光谱.余辉性能的测试:采用PR 305长余辉荧光粉测试仪测量CaTiO3:Pr3+发光粉体的发光亮度、余辉时间及余辉亮度曲线.热释光谱的测试:采用FJ 427A1微机热释光剂量仪测量CaTiO3:Pr3+发光粉体的热释光曲线.2 结果与讨论2.1 光谱特性图1中Ex是CaTiO3:Pr3+发光粉体的激发光谱(探测波长是610nm),表明在280~400nm范围内CaT iO3:Pr3+的激发谱为一宽带谱,峰值在323nm,这是由Pr3+的3H4 4f5d跃迁产生的.说明CaT iO3:Pr3+对323nm左右的紫外光有较好吸收.在323nm紫外光激发下,CaTiO3:Pr3+发光粉体的发射光谱见图1中Em.由图可知,发射峰波长为610nm.红色发射峰610nm与Pr3+离子的1D2 3H4光谱跃迁相一致.2.2 发光粉体的长余辉特性将CaT iO3:Pr3+发光粉体在照度为1000lx的情况下激发30min.激发停止后,测试其余辉衰减性能,得到余辉光强衰减曲线(如图2).从图中可以看到CaT iO3:Pr3+发光粉体开始有一快速衰减过程,随着时间的延长,衰减开始越来越慢.余辉时间长达310s.为了提高余辉的初始亮度和延长余辉时间,我们对CaTiO3:Pr3+共掺杂了Eu3+,Dy3+两种离子.从图中可以发现这两种离子的加入在一定程度上增强了初始亮度延长了余辉时间,使得余辉性能能得以改善.2.3 烧结温度对发光粉体发光性能的影响针对烧结温度对发光粉体发光效果的影响,我们设定烧结温度分别为:1100(1#试样)、1150(2 #试样)、1200(3#试样)、1250(4#试样)、1300(5#试样)、1350(6#试样).对试样进行XRD分析,得到如P215图3所示的XRD衍射图,查阅JCPDS卡发现这几种晶体为均为CaT iO3结构,属于正交晶系.Pr的掺入没有使晶体的结构发生根本性的改变,这是由于它的含量很小,在晶体中仅以替位或其他缺陷的形式出现.不同的烧结温度对CaTiO3:Pr3+的发光特性有一定的影响,测定了不同烧结温度下的CaT iO3:Pr3+发光粉体相对发光强度(见P215图4).发现随烧结温度的上升,发光强度也随之增大;在不同温度下制备的CaT iO3:Pr3+发射光谱基本相同而发光强度变化很大,最佳烧结温度为1300,在此烧结温度下可以得到余辉时间、余辉强度均理想的长余辉发光粉体(见P215表1).表1 烧结温度不同的CaT iO 3:P r 3+发光粉体随时间变化的余辉亮度数据Table 1 Brightness of C aTiO 3:Pr 3+phosphor at diff erent sintering temperature样品型号余辉时间(s)初始亮度30s 60s 90s 120s 180s 相对发光亮度(mcd/m 2)1#140 6.63 2.770 1.4300.8400.4800.0102#25034.4510.88 4.370 2.500 1.6000.7703#19524.8910.68 4.740 2.630 1.5500.5204#19027.1611.17 4.770 2.590 1.5300.4505#31055.5528.8714.358.340 5.340 2.4706#18522.078.9403.9602.1701.3000.390图5 不同Pr 3+掺杂浓度对CaT iO 3:Pr 3+发光粉体相对发光强度的影响( ex =323nm)F ig.5 Emission spectra o f CaT iO 3:Pr 3+w it h differ ent content of P r ( ex =323nm)2.4 Pr 3+的掺杂浓度对发光性能的影响为了验证Pr 3+的最佳掺杂量,在其他实验条件不变的情况下,我们将Pr3+的摩尔分数(相对于基质)分别设定为:0.005(1#试样)、0.0075(2#试样)、0.001(3#试样)、0.0015(4#试样)、0.002(5#试样).CaT iO 3:Pr 3+的发光性能随着Pr 3+摩尔浓度的变化如图5所示.当Pr 3+的摩尔浓度为0.001时,CaT iO 3:Pr 3+的发光强度最强.随着Pr 3+的摩尔浓度的增加,浓度猝灭效应明显.此外还给出了不同Pr 3+掺杂浓度的CaTiO 3:Pr 3+发光粉体随时间变化的余辉亮度数据(其他实验条件不变),见表2.当Pr 3+的摩尔浓度为0.001时,CaTiO 3:Pr 3+的余辉时间最长.随着Pr 3+的摩尔浓度的增加,浓度猝灭效应明显.当Pr 3+的摩尔浓度为0.002时,CaTiO 3:Pr 3+初始亮度最高.因此,在此实验条件下,当Pr3+的摩尔浓度为0.001时比较适宜,此时发光粉体具有最佳的余辉性质.表2 不同Pr 3+掺杂浓度的CaT iO 3:P r 3+发光粉体随时间变化的余辉亮度数据Table 2 Brightness of C aTiO 3:Pr 3+phosphor at diff erent sintering temperature215齐晓霞:红色长余辉发光材料CaT iO 3:Pr 3+的制备和发光性能研究2.5发光粉体的热释光谱图6 CaT iO 3:Pr 3+发光粉体的热释光曲线Fig.6 T hermo luminescence spectrum of CaT iO 3:Pr 3+phosphor 通过测定CaTiO 3:Pr 3+热释光曲线(图6),可以看出CaT iO 3:Pr 3+的热释光峰值分别为290K 和325K.这些热释光峰表明在CaT iO 3:Pr 3+发光粉体中具有不同能级深度的陷阱,从而产生了余辉.3 小结(1)用高温固相法合成了红色长余辉发光材料CaT iO 3:Pr 3+,研究发现CaTiO 3:Pr 3+合适的Pr 3+摩尔浓度为0.001,烧结温度为1300 .(2)通过对CaT iO 3:Pr 3+发射光谱和激发光谱的分析表明,CaT iO 3:Pr3+中,Pr3+的发光是1D 2 3H 4跃迁产生的.CaT iO3:Pr 3+发光粉体的热释光峰值分别为290K 和325K.(3)CaTiO 3:Pr 3+长余辉发光材料的余辉衰减由初始的快衰减和其后的慢衰减所组成,余辉时间达5m in 之久.参考文献:[1] RO YCE M R,M A T SU DA S,T AM A K I H.L ong D ecay Phospho r[P].U S005376303A ,1994 12 27.[2] RO YCE M R,M A T SU DA S,T AM A K I H.Red emitting Lo ng Decay P ho sphor s[P].U S Patent :5,650,094,1997 07 22.[3] DIL L Ii P T ,BOU T IN AU D P,M A H IOU R,et al .Red Lumine Scence in Pr 3+ do ped Calcium T itanates[J].P hy s S tatusS olidi (a),1997,160(1):255 263.[4] DIA L LO P T ,JENL O U IS K,BO U T IN A U D P ,et al .Impro vement of the O pt ical P erfo rmances o f Pr 3+in CaT iO 3[J].JA lloy s Comp d ,2001,323 324:218 222.[5] 刘利民,曾立华,廉世勋,等.CaT iO 3:P r 3+的合成及发光特性[J].湖南有色金属,1998,14(5):45 47.[6] 杨志平,王文杰,郭 智,朱胜超.红色长余辉材料CaT iO 3:Pr 3+中两种电子陷阱的研究[J].光电子!激光,2004,15(3):332 336.[7] 李治霞,张玉奇,廖 亮.CaT iO 3:Pr 3+红色磷光体余辉性能的改进[J].重庆大学学报,2004,27(7):53 55.[8] 李秀英,廉世勋,朱爱玲,等.掺P r 3+钛酸盐红色长余辉发光性质比较[J].湖南师范大学自然科学学报,2005,28(1):4851.Preparation and Luminous Performances of CaTiO 3:Pr 3+Luminous MaterialsQI Xiao xia(D ep ar tment of P hy s ics ,N or th Univer sity of China,T aiy uan 030051,China)Abstract:CaT iO 3:Pr 3+lum inous materials w ith hig h brig htness and lo ng persistence w ere synthesized by solid sinter ing technolo gy.The facto rs that influence the luminous perfo rmance and pr eparation techno logy w ere discussed.The luminous m aterial ex hibits broadband peaks in both the ex citation and emission spec tra.T he excitation peak w as 323nm,and the main emission peak w as around 610nm.T he r esults indicated that the luminescence of these mater ials w as due to 1D 2 3H 4transition of Pr 3+.Additionally,the long persistence of the CaT iO 3:Pr3+lum inous m aterials can last for o ver 5min in the lig ht per ception of the humaney e.Effects of such facto rs as the temper ature in the sintering pro cess,differ ent pro portions o f Pr on the relative luminescent intensity w ere studied.Key words:long persistence;luminous m aterials;CaT iO 3:Pr 3+;solid sintering techno logy216山西大学学报(自然科学版) 32(2) 2009。
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《Pr3+离子激活的红色及多色长余辉材料的设计、制备及性能研究》篇一一、引言长余辉材料在许多领域，如夜光标识、医疗成像以及全彩色显示器中都有着重要的应用。
在众多的离子中，Pr3+离子由于其丰富的能级结构和颜色饱和度而受到广泛的关注。
本篇论文主要对Pr3+离子激活的红色及多色长余辉材料的设计、制备及性能进行深入的研究。
二、材料设计1. 结构设计：我们设计了一种新型的基质材料，其具有合适的晶格常数和良好的化学稳定性，以支持Pr3+离子的激活。
我们选择稀土元素和过渡金属元素作为基质元素，并调整其比例以优化材料的性能。
2. 离子激活：Pr3+离子因其丰富的能级和良好的发光性能被选为激活剂。
我们通过调整Pr3+离子的浓度和掺杂方式，实现了对红色及多色长余辉材料的调控。
三、制备方法我们采用高温固相法来制备这种长余辉材料。
具体步骤包括：首先将原料按照一定比例混合均匀，然后在高温下进行煅烧，最后进行研磨和筛选得到所需的材料。
四、性能研究1. 发光性能：通过测量材料的激发光谱和发射光谱，我们发现Pr3+离子在基质材料中可以有效地实现红色和多色的发光。
我们对Pr3+离子的能级进行了分析，以解释其发光机制。
2. 长余辉性能：我们通过测量材料的余辉时间曲线，发现我们的材料具有优异的长余辉性能。
我们还通过温度测试、湿度测试等实验，验证了材料的稳定性和耐候性。
3. 颜色调控：我们通过调整Pr3+离子的浓度和掺杂方式，实现了对红色及多色长余辉材料的颜色调控。
我们还研究了其他离子如Li+、Na+等对颜色调控的影响。
五、结论本论文设计并制备了一种基于Pr3+离子激活的红色及多色长余辉材料。
通过对其结构、制备方法和性能的深入研究，我们发现该材料具有优异的发光性能和长余辉性能，且其颜色可以通过调整Pr3+离子的浓度和掺杂方式进行有效调控。
此外，该材料还具有良好的稳定性和耐候性，使其在夜光标识、医疗成像以及全彩色显示器等领域具有广泛的应用前景。