无机荧光粉的制备实验报告

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制备荧光材料实验报告(3篇)

制备荧光材料实验报告(3篇)

第1篇一、实验目的1. 掌握荧光材料的制备方法;2. 研究荧光材料的性质;3. 分析影响荧光材料性能的因素。

二、实验原理荧光材料是一种在特定条件下能够吸收光能并发射出可见光的物质。

本实验采用水热法制备荧光材料,通过调控反应条件,合成具有特定荧光性能的材料。

三、实验材料与仪器1. 实验材料:- 某有机金属盐(如四溴四苯基乙烯)- 某无机盐(如5嘧啶硼酸)- 碳酸钾- 硝酸银- 催化剂(如四(三苯基膦)钯)2. 实验仪器:- 水热反应釜- 真空泵- 紫外-可见分光光度计- 荧光光谱仪- 电子天平- 移液器- 烧杯- 玻璃棒四、实验步骤1. 水热法制备荧光材料1.1 称取一定量的有机金属盐和无机盐,溶解于去离子水中;1.2 将溶液转移至水热反应釜中,加入碳酸钾;1.3 将反应釜密封,抽真空至一定压力;1.4 将反应釜置于一定温度下反应一段时间;1.5 反应结束后,取出产物,用去离子水洗涤,干燥。

2. 性能测试2.1 紫外-可见分光光度计测试:测试产物的吸收光谱;2.2 荧光光谱仪测试:测试产物的荧光光谱;2.3 分析产物的荧光性能,如荧光强度、发射波长等。

3. 分析影响荧光材料性能的因素3.1 通过改变有机金属盐和无机盐的种类、比例,以及反应温度、时间等条件,研究其对荧光材料性能的影响;3.2 对比不同制备方法对荧光材料性能的影响。

五、实验结果与分析1. 实验结果1.1 通过水热法制备的荧光材料,在紫外-可见分光光度计测试中,显示出特定的吸收峰;1.2 在荧光光谱仪测试中,荧光材料显示出明显的发射峰,发射波长与吸收峰相对应;1.3 通过改变反应条件,发现荧光材料的荧光强度、发射波长等性能有所变化。

2. 分析2.1 实验结果表明,水热法制备的荧光材料具有特定的吸收和发射性能;2.2 通过改变反应条件,可以调控荧光材料的性能,如荧光强度、发射波长等;2.3 本实验制备的荧光材料具有潜在的应用价值,如传感、显示等领域。

[精品]实验六 荧光粉Y2O2SEu的高温合成

[精品]实验六 荧光粉Y2O2SEu的高温合成

[精品]实验六荧光粉Y2O2SEu的高温合成实验目的:合成荧光粉Y2O2SEu,探究荧光粉的发光机理。

实验原理:荧光粉是一种能将激发能转化成可见光的发光材料,其发光机理为有机、无机染料或其他材料受激后发生电子跃迁,将能量散发出去,使得物质发出光线。

荧光粉的制备过程需要控制反应条件,如温度、反应时间、掺杂材料等,以达到理想的荧光性能。

本实验为一步法高温合成法,Y2O2S是一种晶体结构紧密的氧化物,能提供网格化点阵稳定的Eu3+离子,其能级结构的特点很适合作为激子激发的荧光材料。

实验步骤:
1.精确称取所需的Y2O3、S及Eu2O3,其中Eu2O3用稀盐酸溶解成氯化物。

2.将Y2O3和S粉末混合均匀,加入恰好的量的EuCl3,搅拌均匀。

3.将混合物置于已预热至1000℃的炉中,升温至1200℃,维持1h,然后立即降温至室温。

4.取少许样品放在紫外光灯下或激光光源下进行发光实验,观察是否有红色荧光。

实验注意事项:
1.实验中需佩戴防护手套和口罩,避免接触反应物及其挥发物。

2.操作时需注意炉内温度过高,应注意安全。

3.最好使用激光光源测光,不要用白光。

4.确认备好所需的所有物资。

实验结果:
通过一步法高温合成荧光粉Y2O2SEu可以得到具有良好荧光性能的材料,该材料的基质红色荧光具有良好的光稳定性和使用寿命。

由于Eu3+离子的特殊能级结构,能够使能量转化成红色可见光,在荧光显示技术、荧光分析技术等领域具有广泛的应用前景。

高温固相反应制备荧光粉材料

高温固相反应制备荧光粉材料

高温固相反应制备荧光粉材料东南大学材料科学与工程实验报告共页,第页东南大学材料科学与工程实验报告一、实验目的1、初步掌握高温固相法制备荧光粉的工艺;2、了解影响荧光粉性能的因素。

二、实验原理荧光粉材料是指激发源(紫外光、阴极射线等)激发下能产生可见荧光的一类功能材料。

荧光粉材料的制备有很多方法,如高温固相反应、燃烧法、溶胶凝胶法、共沉法,燃烧法和微波辅助加热等。

其中高温固相反应法合成荧光粉材料的合成工艺比较成熟,能保证形成良好的晶体结构,而且适于大规模工业化生产,在实际生产中应用最为广泛。

高温固相反应制备荧光粉样品包括配料、混料、灼热还原、破碎、分级等几个步骤。

即将反应原料按一定化学计量比称量,并加入适量的助溶剂混合均匀,然后在高温下烧结合成(或还原),经粉碎、过筛得到一定粒度的荧光粉材料。

高温固相反应为多种固态反应物参加的多固态反应,反应的进行通过高温下各种离子之间的互扩散、迁移来完成。

扩散的助动力是晶体中的缺陷和各种离子化学势,扩散的外部条件是温度和反应物之间的充分接触。

因此反应之前应将反应物研磨至很碎的细颗粒,并使它们混合均匀,以期使反应物之间有最大的接触面积和最短的扩散距离。

高的灼烧温度是为了加快反应物离子的迁移速率。

值得注意的是,即使将反应物碾碎至10μm,其中仍含有一万个晶胞,另一种反应物离子需要扩散迁移通过一万个晶胞才能反应。

为了促进高温固相反应,使之容易进行,可采用在反应物中加入助溶剂。

助熔剂熔点较低,在高温下熔融,可以提供一个半流动的环境,有利于反应物之间的互扩散,有利于产物的晶化。

本实验以ZnSiO4:Mn绿色荧光粉材料作为实验对象,ZnSiO4:Mn绿粉在紫外光激光下发光效率高、色品纯正,主要应用于等离子显示器、紧凑型荧光灯、CCFL荧光灯中。

东南大学材料科学与工程实验报告共页,第页三、实验设备及材料1.实验设备:高温箱式炉、电子天平、混料瓶、刚玉坩埚、研钵和尼龙网筛等。

2.实验药品:氧化硅,氧化锌,碳酸锰和氟化锌。

实验5Y3Al5O12Ce3荧光粉的合成

实验5Y3Al5O12Ce3荧光粉的合成

实验5:Y3Al5O12:Ce3 +荧光粉的合成1 实验目的1.了解无机荧光材料相关知识。

2.掌握共沉淀法合成稀土发光材料的方法。

2 实验原理1.发光原理当某种物质受到诸如光、外加电场或者电子束轰击等激发后,只要该物质不会因此而发生化学变化,它总要回复到原来的平衡状态。

在这个过程中,一部分多余的能量会通过热或者光的形式释放出来。

如果这部分能量是以可见光或近可见光的电磁波形式发射出来的,就称这种现象为发光。

各种发光现象可按被激发方式的不同分为如下几类:光致发光、电致发光、阴极射线发光、X射线及高能粒子发光、化学发光、生物发光等。

光致发光(photoluminescence)主要是利用光(紫外或者真空紫外波段)激发发光体引起的发光现象。

它大致经过吸收、能量传递及光发射三个阶段。

光的吸收和发射都发生于能级之间的跃迁,都经过激发态。

而能量传递则是由于激发态的运动。

无机发光材料是由作为材料主体的化合物(基质)和掺入特定的少量作为发光中心的杂质离子(激活剂)所组成,激活剂对基质起激活作用,并形成发光中心。

有的材料中还掺入另一种杂质离子作为传递辐射能的中介体(敏化剂)。

敏化剂可以有效地吸收激发能量并把它传递给激活剂,提到发光效率。

新型稀土功能材料的研制和应用,近年来发展很快。

由于稀土元素原子外层电子构型相同,离子半径接近,因而化学性质也很相似。

但是由于内层4f 轨道未充满,与4f电子行为有关,各个稀土离子又显示出若干物理特性。

利用稀土的这些特点,已经研制出了若干新型材料,在科学技术各个领域中已广泛使用。

特别是稀土发光材料,在我们的生活中获得了极为广泛的应用。

目前,稀土发光材料主要用于彩电显像管、计算机显示器、照明、医疗设备、稀土三基色荧光灯、PDP显示屏等方面。

2.Y3Al5O12 :Ce3 +简介本实验所合成的铈掺杂的铝酸钇(YAG),是应用较广的一种稀土发光材料,它是石榴石晶体结构。

Y.Shimizu[ 1 ]将Y3Al5O12 :Ce3 +荧光粉涂敷于460nm 波长蓝光LED芯片上,通过芯片产生的蓝光与该荧光粉发出的黄光混合即可产生白光。

荧光材料制备实验报告

荧光材料制备实验报告

一、实验目的本实验旨在学习荧光材料的制备方法,掌握荧光材料的性质和应用,并了解荧光材料在化学、生物、医学等领域的应用前景。

二、实验原理荧光材料是指在一定条件下,能够吸收光能并发射出可见光或近红外光的材料。

本实验采用了一种常见的荧光材料——荧光素,通过有机合成方法制备出具有较高荧光强度的荧光素材料。

三、实验材料与仪器1. 实验材料:(1)荧光素:白色粉末,纯度≥98%。

(2)甲苯:分析纯。

(3)无水乙醇:分析纯。

(4)氯仿:分析纯。

(5)正己烷:分析纯。

2. 实验仪器:(1)磁力搅拌器。

(2)锥形瓶(100mL)。

(3)滴定管。

(4)紫外-可见分光光度计。

(5)旋转蒸发仪。

四、实验步骤1. 荧光素溶液的制备:(1)称取0.1g荧光素,置于锥形瓶中。

(2)加入10mL甲苯,磁力搅拌使荧光素完全溶解。

(3)加入1mL无水乙醇,继续磁力搅拌。

(4)加入1mL氯仿,继续磁力搅拌。

(5)加入1mL正己烷,继续磁力搅拌。

2. 荧光素溶液的紫外-可见光谱分析:(1)使用紫外-可见分光光度计对荧光素溶液进行扫描,记录其吸收光谱和发射光谱。

(2)分析荧光素溶液的吸收光谱和发射光谱,确定其最大吸收波长和最大发射波长。

3. 荧光素溶液的稳定性测试:(1)将荧光素溶液置于避光处,在不同温度下放置24小时。

(2)每隔一定时间,使用紫外-可见分光光度计对荧光素溶液进行扫描,记录其荧光强度。

(3)分析荧光素溶液在不同温度下的稳定性。

五、实验结果与分析1. 荧光素溶液的紫外-可见光谱分析:实验结果显示,荧光素溶液的最大吸收波长为490nm,最大发射波长为530nm。

2. 荧光素溶液的稳定性测试:实验结果显示,荧光素溶液在避光条件下,温度在5-25℃范围内具有较好的稳定性,荧光强度变化较小。

六、实验结论本实验成功制备了荧光素溶液,并对其性质进行了分析。

结果表明,荧光素溶液具有较好的荧光性能和稳定性,为荧光材料在化学、生物、医学等领域的应用提供了基础。

无机荧光粉的制备实验报告

无机荧光粉的制备实验报告

化学化工学曉材料化学专业卖脸掖告卖脸宾檢名称:无机吳光粉的制备・年级:2015级材料化学2017/10/18:汪饪博学号:222015316210016同组人:向淨灵一、预习却分(一)无机关光朴简介无机紫外吳光粉又称紫外光致吳光颜料。

这种吳光颜料是由全属(锌、钵)硫化物或稀土氧化物与微量活性利紀合,经燉烧而成。

无色或渕自色,是在紫外光(200〜400nm)照射下,依颜料中全厲和活化剂种类、含量的不同,而呈现出各种颜色的可见光(400〜800nm)o 按激发光源的波长不同,又可分为短波紫外线激发吳光颜料(激发波长为254nm)和长波紫外线激发吳光颜料(激发波长为365nm)本糸列产%在可见光光源下,呈现勺色或接近透朗色,在不同波长光源下(254nm, 365nm、850nm)显现一种或多种娄.光色淨,吳光粉包括有机、无机、余晖等特殊效果,色彩鮮艳亮丽。

紫外防伪型炎光粉糸列产凤色彩种类丰富共有红色、紫色、黄绿色.蓝色、绿色、黄色、自色、蓝绿色、楼色、黒色。

冬种颜色站紀,变化无穷,卩方伪娄光粉。

(二)无机變光轻的产鬲将性A・吳光色淨鲜艳,具有良好的遮盖力(可免加不透光利)。

B.颗粒细圖球状,易分散,98%的直径约1 -10uoC.耐热性良好:最需承受温度为600amp#176C,适合各种壽温加工之处理。

良好时溶対性、抗酸、抗碱、安;t性壽。

D.没有色移性(MIGRATION),不会污染。

E.无毒性,加热肘不会溢出福余马林(FORMALDEHYDE),可用之于玩具和金品彖彖之着色。

F.色体不会溢出,在射出机换模时,可省却请洗手续。

紫外线激发防伪熒光粉具有很好的耐水性和耐温性,化学性质稳定,使用春命长达几年甚至几十年。

该材料可添加到相关的材料当中,如:塑料、涂料、油屋、树脂、玻病等透朗或丰透朗的材料中。

该材料在防伪材料、导向栋志等领域中可广泛应用。

特别适.用于酒吧、迪厅、等多种娱乐场所的嶷饰、工艺品彩绘等。

自制荧光剂实验报告(3篇)

自制荧光剂实验报告(3篇)

第1篇一、实验目的1. 掌握荧光剂的制备原理和实验步骤。

2. 了解荧光剂在不同溶剂中的溶解性及荧光特性。

3. 分析实验过程中可能出现的误差及解决方法。

二、实验原理荧光剂是一种在特定条件下,能够吸收光能并发出荧光的化合物。

其基本原理是:当荧光剂分子吸收光能后,电子从基态跃迁到激发态,随后经过非辐射跃迁回到基态,同时释放出能量,产生荧光。

本实验采用有机合成方法制备荧光剂,通过调控反应条件,合成具有特定荧光性质的化合物。

三、实验材料与仪器1. 实验材料:- 硼酸- 醋酸- 碘化钠- 氢氧化钠- 无水乙醇- 二甲基亚砜(DMSO)- 蒸馏水- 荧光分光光度计- 紫外可见分光光度计- 恒温水浴锅- 烧杯- 玻璃棒- 量筒- 移液管- 滤纸2. 实验仪器:- 荧光分光光度计- 紫外可见分光光度计- 恒温水浴锅- 烧杯- 玻璃棒- 量筒- 移液管- 滤纸四、实验步骤1. 准备溶液:- 将硼酸和醋酸溶解于蒸馏水中,配制成一定浓度的混合溶液。

- 将碘化钠溶解于无水乙醇中,配制成一定浓度的溶液。

- 将氢氧化钠溶解于蒸馏水中,配制成一定浓度的溶液。

2. 合成荧光剂:- 将混合溶液倒入烧杯中,加入一定量的碘化钠溶液,搅拌均匀。

- 将烧杯置于恒温水浴锅中,加热至一定温度。

- 在一定时间后,加入氢氧化钠溶液,继续加热反应。

- 反应完成后,冷却溶液,用滤纸过滤,得到固体产物。

3. 荧光性质测试:- 将固体产物溶解于DMSO中,配制成一定浓度的溶液。

- 使用荧光分光光度计测定溶液的激发光谱和发射光谱。

- 使用紫外可见分光光度计测定溶液的紫外-可见吸收光谱。

五、实验结果与讨论1. 激发光谱和发射光谱:- 实验得到的荧光剂在激发波长为365nm处有较强的激发峰,发射波长为470nm处有较强的发射峰,表明荧光剂具有较好的荧光特性。

2. 紫外-可见吸收光谱:- 实验得到的荧光剂在紫外-可见光区有较强的吸收峰,表明荧光剂分子具有一定的共轭体系。

荧光粉的制备及性能检测

荧光粉的制备及性能检测
授课内容
荧光粉材料的制备 发光性能测试 粒度性能测试 综合性能测试
1、荧光粉材料的制备
荧光粉简介
只能在真空或 无氧气体中传播
光与颜色
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
真空紫外
紫外 200 380
可见光
780 nm
紫蓝青绿黄橙红
γ射线
X射线 紫外+可见 红外线
无线电波
10-14
10-12
10-10
10-8
10-6
10-4
10-2
1、实验准备
原料及实验用品准备: 1,选用纯度高的原料,Fe、Cu等杂质含量一般应控制 在10 PPM以下; 2,原料使用后注意密封,防止吸潮或污染; 3,对混料瓶、坩埚等容器注意清洗,新坩埚在使用前 要王水浸泡24以上,并进行预烧。
整个制备过程中避免带入杂质,不用金属器物接触粉料!
2、配料
Y2O3相 Eu替代Y 外加Flux: Li2CO3
亮度仪 光谱仪
1.装样。将标样及测试样品装入样 品槽,放入样品室。 2.将标样亮度计为100%,测量自己 烧制的样品的相对亮度; 3. 打开测试软件,点击“发射光谱” 按钮,测试红绿蓝荧光粉的发射光谱, 保存数据。
3、荧光粉的粒度性能检测
粒度的概念
粒径,颗粒直径
等效粒径:当被测颗粒的某 种物理特性或物理行为与某 一直径的同质球体最相近时, 就把该球体的直径作为被测 颗粒的等效粒径。
目数,就是孔数,就是每平方英寸上的孔数目。
沉降法测量粒度
Stokes定律: 在重力场中,悬浮在液体中的颗粒受重力、浮力和 粘滞阻力的作用将发生运动,沉降速度与颗粒直径 的平方成正比。
等效沉降粒径
电阻法测量粒度
原理:小孔内充满电解液,当有绝缘颗粒进入小孔,占去 一部分导电空间,电阻将增大。电阻增量正比于颗粒体积。
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化学化工学院材料化学专业实验报告实验实验名称:无机荧光粉的制备.年级: 2015级材料化学日期:2017/10/18:汪钰博学号:222015316210016 同组人:向泽灵一、预习部分(一)无机荧光粉简介无机紫外荧光粉又称紫外光致荧光颜料。

这种荧光颜料是由金属(锌、铬)硫化物或稀土氧化物与微量活性剂配合,经煅烧而成。

无色或浅白色,是在紫外光(200~400nm)照射下,依颜料中金属和活化剂种类、含量的不同,而呈现出各种颜色的可见光(400~800nm)。

按激发光源的波长不同,又可分为短波紫外线激发荧光颜料(激发波长为254nm)和长波紫外线激发荧光颜料(激发波长为365nm)本系列产品在可见光光源下,呈现白色或接近透明色,在不同波长光源下(254nm、365nm、850nm)显现一种或多种荧光色泽,荧光粉包括有机、无机、余晖等特殊效果,色彩鲜艳亮丽。

紫外防伪型荧光粉系列产品色彩种类丰富共有红色、紫色、黄绿色、蓝色、绿色、黄色、白色、蓝绿色、橙色、黑色。

各种颜色搭配,变化无穷,防伪荧光粉。

(二)无机荧光粉的产品特性A.荧光色泽鲜艳,具有良好的遮盖力(可免加不透光剂)。

B.颗粒细圆球状,易分散,98%的直径约1-10u。

C.耐热性良好:最高承受温度为600amp#176C,适合各种高温加工之处理。

良好耐溶剂性、抗酸、抗碱、安定性高。

D.没有色移性(MIGRATION),不会污染。

E.无毒性,加热时不会溢出福尔马林(FORMALDEHYDE),可用之于玩具和食品容器之着色。

F.色体不会溢出,在射出机换模时,可省却清洗手续。

紫外线激发防伪荧光粉具有很好的耐水性和耐温性,化学性质稳定,使用寿命长达几年甚至几十年。

该材料可添加到相关的材料当中,如:塑料、涂料、油墨、树脂、玻璃等透明或半透明的材料中。

该材料在防伪材料、导向标志等领域中可广泛应用。

特别适用于酒吧、迪厅、等多种娱乐场所的装饰、工艺品彩绘等。

该材料特点:近距离看光亮柔和,夜间远距离观看显得明亮醒目。

在使用上可采用不同手法制作成点、线、面等形式。

紫外光的照射下,可发出各种鲜艳的点、线、面的彩色光。

该产品的另一个特点是:节能、环保、无毒、无害。

可在各相关领域广泛、安全地使用。

(三)Cu2+掺杂纳米ZnS荧光粉的制备及其发光特性研究ZnS是一种电子过剩的本征半导体材料。

由于它良好的荧光效应和电致发光功能(Electro—luminescence),使其成为目前国外研究开发的热点。

ZnS具有闪锌矿型(立方晶型)和纤锌矿型(六面体型)两种结构,常用于发光材料的ZnS为闪锌矿型。

ZnS具有禁带能宽(3.7eV),光传导性好,在可见光及红外围的分散度低等优点。

它可以发出黄绿两种基色光,是传统阴极射线管发光材料(Cathode—ray tube Luminescent materials)的重要组成部分。

ZnS的这些结构特点,使之成为很多发光材料的基体,现阶段以ZnS为基体的发光材料已广泛应用于多种仪器仪表中,如平板显示器、光激发二极管、太阳能电池等。

但由于纯ZnS材料自身的一些局限和缺陷,阻碍了它的进一步应用研究。

纯ZnS材料的主要缺点有:ZnS 不规则颗粒间产生“织交作用(Texture effect)使ZnS发光效果降低;纯ZnS自身电阻偏高,在受到激发时,可能分解生成气体SO2;纯ZnS材料所能激发的光波围有限。

常温下ZnS材料所能激发的最大波长约为340nm。

纯ZnS材料抵抗冲击(如雨淋,风蚀,撞击等)的能力有待提高。

从上世纪90年代开始,人们在大量实验研究的基础上发现,对ZnS颗粒采用适当元素的掺杂活化,能使ZnS半导体材料具有与其处于微观状态或宏观物块时完全不同的光电性质,在光电学领域具有巨大的应用潜力。

同时,通过掺杂处理还可增强其结构强度,增大其稳定性及抗冲击能力,减少ZnS材料在激发态时分解生成SO2气体的趋势。

ZnS由于禁带宽度较高,理论上它是一种性能优异的绝缘体,但实际上无论是自然产生的ZnS晶体还是工艺制备的ZnS材料,均存在S元素流失的现象,导致部分Zn原子化学键非饱和,因此造成非掺杂情况下ZnS晶体呈n型性质。

这种情况下,有文献认为制备n-ZnS 较p-ZnS显得容易,因为自然状态下的n型杂质或缺陷对掺入的p 型杂质具有补偿作用,同时p型杂质受ZnS中固溶度的影响,因而相对而言,目前对ZnS材料的p型掺杂相对较难。

根据掺杂类型的不同,ZnS的掺杂研究可分为n型、p型、n-p 型共掺几种,其中共掺技术对p-ZnS材料的发展研究尤其值得关注。

ZnS作为发光材料的掺杂:除作为半导体材料外,目前ZnS材料更多作为一种发光材料而被广泛研究。

ZnS的发光光谱会因掺杂物的不同而变化,如以ZnS作为基质材料时,ZnS:Mn和ZnS:Tb可分别用于制备红色和绿色电致发光器件;ZnS:Tm和ZnS:Cu可用于蓝色发光器件的制备。

因而以ZnS为基质的发光材料的色彩目前由红至蓝可以覆盖整个可见光围,采用ZnS制备的器件已经逐步实现了商业化。

从发光机理看,掺杂ZnS材料的发光可分为两大类:一类是属于分立中心的发光,如以Mn和稀土元素为激活剂的ZnS;另一类是掺入的杂质本身不发光,但可以影响基质的发光情况。

但无论是何种发光机制,ZnS的发光性能均与掺入的杂质息息相关。

根据研究与实际应用需求,常用的杂质可分为如下几种。

掺入过渡金属元素常见的用于掺杂的过渡离子包括Cu、Mn、Fe、Mg、Ag等,这些元素在ZnS晶体部会生成具有高禁带和高电导率的“发光中心(Luminescence Center)”,提高材料的发光性能。

如Mn2+离子作为分立发光中心,产品的发光位置比较稳定,一般是位于590nm附近的橙色光;ZnS:Cu纳米发光材料中,Cu+离子作为复合发光中心,产品一般发出绿色光;ZnS:Ag产品发出蓝色或绿色光。

掺入稀有金属元素经实际研究发现,掺杂适当的稀有元素(如Ga、Tb、Sm等)可以改变ZnS吸收和发射的光谱围,使材料具有多种色彩和发射光强度。

如将Tb掺杂的ZnS薄膜应用于电致发光得到了很强的绿光,掺Tm可发蓝光,掺Sm可发红光等。

多种元素共掺杂一种元素的掺杂能改善ZnS材料的性能,但效果有限,而多种元素的掺杂可以从多个方面对ZnS材料的性能进行改善,使ZnS获得一些新的性质。

目前共掺通常是以Cu、Ag、Au为激活剂,Cl、Br、I 或Al、Ga、In为共激活剂,来制备ZnS纳米颗粒复合材料,如Chen 等用高温固相法制备ZnS:Cu,Cl和ZnS:Cu,Al等获得绿光发射,发光强度与Cu离子浓度有关;Je Hong Park等采用Mn、Cu、Cl共掺杂的方法实现了白光发射;此外,等人研究了过渡金属离子和稀土离子共掺的ZnS纳米粒子发光情况,结果发现:采用化学共沉淀法合成的Cu2+与稀土元素共掺杂的ZnS纳米晶,其发射光谱既不同于Cu2+掺杂的ZnS纳米晶,也不同于单一稀土元素掺杂的ZnS纳米晶,而是形成了稳定的非常强烈的可见发光,激发光谱蓝移,发射光谱红移(540~550nm)。

ZnS作为一种发展前景非常看好的半导体材料/发光材料,要发挥其最大应用潜力,除要制备出高质量ZnS薄膜外,研究ZnS的掺杂技术更是其中的关键。

现实中可能是受到多方面因素的影响,目前关于半导体材料ZnS的掺杂研究明显较少,这对ZnS的实用化明显不利,因而需在实验上加大研究力度。

此外,由于掺杂过程中杂质本身会影响ZnS薄膜本身质量,因而在制备过程中,需充分注意掺杂带来的这些不利影响。

目前的研究进展表明,过往对ZnS的掺杂技术较集中于杂质种类、浓度的选择、工艺条件优化等,但对ZnS的理论略嫌不足。

目前实验经常缺乏理论的支撑,研究具有一定的盲目性,除此之外,不同工艺间的结果亦有一定的差异性,这些需要理论和实验相互配合方可能获得满意验证。

二、实验部分(一)实验原理1.Cu2+掺杂纳米ZnS的制备所谓掺杂改性,就是向ZnS基质中引入其它元素,在其禁带中产生附加能级,从而使ZnS基质某方面的性质(如结构、形态、强度等)由于与引入元素的相互作用而得到提高,使ZnS材料的光电性能及结构性能得到改善。

乙酸锌与硫化钠混合发生以下反应:22Zn S ZnS +-+−−→↓在整个过程中控制反应物的浓度即可得到纳米级硫化锌。

如果在纳米ZnS 的沉淀过程中,加入适量的掺杂元素,使杂质与基质一起沉淀出来,这样就可达到对纳米ZnS 进行掺杂,这中方法成为共沉淀法,掺杂后得到样品可表示为,ZnS:Cu2. 光致发光特性分析外界光源对材料进行激励后,将固体中电子的能量提高到“激发态”;而这些处于激发态的电子在随后的自发向低能态跃迁时,发射光子,这种以光为激发源的发光方式成为光致发光。

能够对材料产生激发的光源必须满足一定的条件,这些光的波长可以从材料的激发光谱中得到。

所谓激发光谱是指材料发射某一种特定谱线或谱带的发光强度随激发光的波长而变化的曲线 。

当然能够引起材料发光的激发波长也一定是材料可以吸收的波长;但是有的材料吸收光之后不一定会发射光,就是说它可能把吸收的能量转化为热能而耗散掉,对发光没有贡献的吸收是不会在激发光谱上得到反映的。

因此,激发光谱又不同于吸收光谱。

通过激发光谱的分析可以找出,要使材料发光采用什么波长进行光激励最为有效。

同样,发光材料吸收光后,其能量又将以一定波长的光释放出来,即发射一定波长的光,这些光对应的光谱即为发射光谱。

通过发生光谱的分析,可以得到材料发光的颜色以及强度等。

发射光谱可以为材料的应用提供必不可少的信息。

3. 吸收光谱特性分析发光材料只有在吸收一定的能量之后才能处于一定的激发态,当然也就对应于一定波长的光。

对材料而言,其吸收的光能必须大于或等于材料的禁带宽度。

因此,通过对材料的吸收光谱的分析,即可以得出材料的禁带宽度。

当用连续变化的光照射半导体时,如果光子能量处于禁带宽度Eg 附近,其吸收光谱将有一明显的吸收边存在。

吸收极限λ(nm )与禁带宽度Eg(eV)的关系为:8124010/.g hc E J S c m s λλ==⨯⋅⨯-34式中h 为普朗克常数6.62610为光速3.0其中,吸收极限λ可以通过对吸收光谱的吸收边做切线得到,如图所示。

(二) 实验步骤1.取0.041mol硫化钠配成50ml溶液A;取0.04mol乙酸锌配成50ml溶液B,同时取按摩尔比1%掺杂计的氯化铜溶入B溶液。

2.加热100ml去离子水到60℃,把A溶液和B溶液等速滴加到去离子水中,滴完后在80℃保温30min,整个过程充分搅拌。

3.反应结束后,室温下化2h并洗涤产物;在105℃烘2h。

4.取样做荧光光谱和紫外可见光谱分析5.分析光谱以及计算材料的能带注意:硫化钠与乙酸锌采取同时滴加,保证化时间。

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