锆、钛掺杂改性铝酸锶长余辉发光材料性能的研究

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铝酸锶长余辉材料发光机理

铝酸锶长余辉材料发光机理

铝酸锶长余辉材料发光机理嘿,朋友们!今天咱们来聊聊铝酸锶长余辉材料那超级神奇的发光机理,就像探秘一个魔法世界一样有趣呢!首先啊,铝酸锶长余辉材料就像一个小小的能量仓库。

在这个仓库里,有个关键的角色叫稀土离子,这稀土离子啊,就像仓库里的小魔法师。

当有外界能量,比如说紫外线照射进来的时候,就像是给这个仓库开了个能量派对。

紫外线就像一群活力四射的小精灵活蹦乱跳地闯进来,然后把能量传递给那些稀土离子小魔法师。

接着呢,这些稀土离子小魔法师接到能量后,就开始施展魔法啦。

它们会从自己原本的能量状态,跃迁到一个更高的能量状态,这就好比是小魔法师从地面一下子蹦到了云端,那可是相当高的“能量海拔”呢!然后啊,当外界的能量供应停止了,就像派对结束了,那些小精灵活力耗尽走了。

但是咱们的稀土离子小魔法师可不会马上从云端掉下来,它们会在云端停留一会儿呢。

这时候啊,它们就处于一种所谓的亚稳态,就像小魔法师在云端搭了个小帐篷暂时住下。

再之后呢,这个亚稳态可不会一直持续下去。

稀土离子小魔法师开始慢悠悠地从云端回到地面,在这个过程中,它们就把之前储存的能量以光的形式释放出来。

这光啊,就像小魔法师从云端到地面的路上洒下的魔法粉末,亮晶晶的。

铝酸锶长余辉材料里还有晶格缺陷这个有趣的东西。

这晶格缺陷就像仓库里的小陷阱,不过这个陷阱可帮了大忙。

它就像一个个小口袋,稀土离子小魔法师在从云端下来的时候,要是不小心掉进这些口袋里,就会多停留一会儿,这样就能让发光持续更久,就像小魔法师在陷阱里打个盹儿,光也就多持续一会儿啦。

而且啊,铝酸锶晶体结构就像一个坚固的城堡,为稀土离子小魔法师提供了一个稳定的居住环境。

如果城堡的结构很稳固,那小魔法师们就能更好地施展魔法,发光效果也就更好。

要是城堡结构有点松散,就像城堡的墙壁有了裂缝,那小魔法师们可能就会慌慌张张的,发光效果也就会受影响啦。

还有哦,在这个材料里,电子就像一群小蚂蚁。

当能量传递的时候,电子小蚂蚁就会忙忙碌碌地搬运能量,从一个地方搬到另一个地方,把能量送到稀土离子小魔法师那里,好让它们能顺利蹦到云端去。

Eu2+,Dy3+掺杂铝酸锶发光材料的制备和性能研究的开题报告

Eu2+,Dy3+掺杂铝酸锶发光材料的制备和性能研究的开题报告

Eu2+,Dy3+掺杂铝酸锶发光材料的制备和性能研究的开题报告题目:Eu2+,Dy3+掺杂的铝酸锶发光材料的制备和性能研究研究背景:随着科学技术的不断发展,材料科学的研究已经成为一个引人注目的热点。

其中,发光材料的研制具有广泛的应用前景,包括显示技术、能源技术、生物医学、环境保护等众多领域。

铝酸锶是具有良好发光性能的材料,在应用中受到了广泛的关注。

因此,对铝酸锶的研究有着重要的意义。

研究内容:本文将通过化学合成的方法制备Eu2+,Dy3+掺杂的铝酸锶发光材料。

研究其物理和化学性质,比较不同掺杂浓度下发光性能的变化规律,探究该材料在发光应用领域中的潜在应用价值。

研究方法:1.用化学合成的方法制备Eu2+,Dy3+掺杂的铝酸锶材料。

2.采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜等仪器对材料进行物理测试。

3.采用紫外光谱法和荧光光谱法对材料的化学性质进行研究。

4.采用不同波长的激发光源研究其发光性能。

研究意义:制备Eu2+,Dy3+掺杂的铝酸锶发光材料,探究其物理和化学性质,研究不同掺杂浓度下的发光性能,可为该材料在发光应用领域中的推广和应用提供理论和实践支持。

预期成果:1.成功制备Eu2+,Dy3+掺杂的铝酸锶发光材料。

2.研究其物理和化学性质,并探究不同掺杂浓度下的发光性能。

3.将研究结果应用于实际发光领域,并取得良好的应用效果。

参考文献:[1] N. V. Klassen, K. D. Liang, S. A. Payne, et al. Efficient, Narrow-Line Laser Emission from a Co-Doped Aluminate Garnet [J]. The Journal of Physical Chemistry B, 1999, 103(13), 2425-2428.[2] G. Liu, K. Liu, J. Xu, et al. Synthesis and luminescence properties of SrAl2O4: Eu2+,Dy3+ phosphors [J]. Journal of Materials Science Letters, 2001, 20(18), 1697-1699.[3] G. Blasse, B. C. Grabmaier. Luminescent materials [M]. Springer Berlin, 1994.[4] P. Dorenbos. Luminescence of Ce3+ -doped crystals: new insights from a point-charge study [J]. Journal of Physics: Condensed Matter, 2010, 22(5), 055401.。

漳州师范学院学报(自然科学版)2011年总目次

漳州师范学院学报(自然科学版)2011年总目次

鸭繁殖性状的分子生理学基础研究进展 ………………………………………张敬虎 , 杨宏文 , 张 锐 (2 8)
真空冷冻干燥香蕉片的工艺研究 ………………………庄远红 , 刘静娜 , 钟文娟 , 苏贤娇 , 王益明 (7 8)
论心理调控在散手战术 中的运用…………………………………………………………………… 李云鹏 (3 9) 两种强度健身跑运动改善中年男子血脂代谢的研究 ………………………………………………郑健荣 (7 9)
基于多小波域双彩色图像的水印算法 ……………………………………… 李晓婉 , 晓霞 , 冯 赵 红 (O 2) 基于归一化图像的小波域水 印算法 …………………………………………………… 雒文明 , 冯晓霞 (5 2) 多壁碳纳米管磷光标记试剂测定人绒毛膜促性腺激素 ……………………………………………蔡文联 (1 3) 固体基质室温磷光法测定布美他尼与人体疾病预报 ………………………………………………林 璇 (9 3)
变热容影响下不可逆 D a 热机的性能特性 …………………………………………………………叶兴梅 (6 ul 2) 库伦场对量子阱中磁极化子性质的影响………………………………………………… 单淑萍 , 梁 雄 (1 3)
数控车床实用对刀技术 ………………………………………………………………………………林志伟 (6 3) 第1 类部分响应系统的抗噪声性能分析与仿真 ……………………………………………………陈海英 (1 4) R C串联电路谐振特性实验仪的设计 ………………………………………………………………林阿山 (4 L 4) 地热田碱性蛋白酶菌株的选育与酶性质的研究
一 , ,
城市困难群体心理状态与精神文化需求调研 ——以 漳州市为例………………………张灵聪 , 刘 影 (2) 13

铝酸锶铕发光材料的微波合成和性能研究的开题报告

铝酸锶铕发光材料的微波合成和性能研究的开题报告

铝酸锶铕发光材料的微波合成和性能研究的开题报

一、研究背景和意义
铝酸锶铕发光材料具有广泛的应用前景,如荧光粉、LED照明、白
炽灯照明、荧光显示器等。

现有的制备方法主要有固相反应法、溶剂热法、水热法等,但这些方法制备周期长、反应条件复杂、产物结晶度较
低等问题比较严重。

因此,采用微波合成方法制备铝酸锶铕发光材料可
以加快反应速度、提高产物结晶度、降低制备成本等优点。

二、研究目的
本研究的主要目的为探究微波合成铝酸锶铕发光材料的可行性,并
对其结构和性能进行研究,为铝酸锶铕发光材料的制备和应用提供理论
和数据支持。

三、研究内容
1. 采用微波加热法制备铝酸锶铕发光材料,研究不同反应物摩尔比、反应温度、微波功率等因素对产物结晶度和荧光性能的影响。

2. 采用X射线粉末衍射仪、傅里叶变换红外光谱仪、扫描电子显微镜、紫外-可见光谱仪等分析技术,对合成的铝酸锶铕发光材料进行结构、形貌、光学性能等方面的表征和分析。

四、研究意义
本研究探究了微波加热法制备铝酸锶铕发光材料的可行性和其影响
因素,为该材料的制备和应用提供新的研究思路和方法。

同时,通过对
其结构和性能的研究,也为理解铝酸锶铕发光材料的光物理性质提供了
参考。

稀土掺杂铝酸锶发光材料的制备分析及性能研究

稀土掺杂铝酸锶发光材料的制备分析及性能研究

稀土掺杂铝酸锶发光材料的制备分析及性能研究白智韬;赵文广;赵永旺;安胜利【摘要】以铝酸锶为基质材料,用燃烧法与溶胶凝胶法,两种还原方法制取了掺杂铕的发光材料,并对其不同方法制取过程中的条件及对掺杂稀土激活剂的材料的发光性能进行了对比研究.制备出的SrAl2O4:Eu2+(CO(NH2)2还原)/Eu2(H2还原)发光材料属于SrAl2O4单斜晶系晶体结构;激发光谱是位于峰值335,370 nm的宽带谱;发射光谱是峰值位于510,556 nm的宽带谱.【期刊名称】《内蒙古科技大学学报》【年(卷),期】2012(031)003【总页数】5页(P257-261)【关键词】燃烧法;溶胶凝胶;铝酸锶;长余辉【作者】白智韬;赵文广;赵永旺;安胜利【作者单位】内蒙古科技大学材料与冶金学院,内蒙古包头014010;内蒙古科技大学材料与冶金学院,内蒙古包头014010;内蒙古科技大学材料与冶金学院,内蒙古包头014010;内蒙古科技大学材料与冶金学院,内蒙古包头014010【正文语种】中文【中图分类】O482.31长余辉发光材料是光致发光材料中的一个重要分支,是指在光源激发下能吸收可见光光能并将能量储存起来,并且在黑暗中以可见光的形式将能量慢慢释放的一种功能材料[1,2].由于长余辉材料及器件具有发光时间长,发光亮度高等特点,在塑料、涂料、油墨、薄膜和陶瓷等行业中得到极为广泛的应用.长余辉材料还可应用于高能射线探测、高能影像存储等领域[3,4].早在20世纪60年代,Palilla等[5]研究了碱土铝酸盐体系长余辉发光材料,70年代,Abbruscato[6]也进行了相关研究.与传统的硫化物磷光体相比,铝酸盐体系具有发光强度高、色纯度好、余辉时间长、化学稳定性好、安全无辐射等优点[7~10].铝酸盐体系长余辉发光材料的制备方法有很多种,如:高温固相法[11]、溶胶–凝胶法[12]、电弧法[13]、化学共沉淀法[14]、燃烧法[15]等.目前通常采用高温固相烧结法制得,但该方法存在合成温度较高,而且原料不易混合均匀等缺点.因此常在原始组分中加入对原料的合成起到促进作用的助熔剂,常用的助熔剂有H3 BO3,NH4 H2 PO4,CaF2等[16,17].燃烧法能在较低温度下,快速、节能、高效合成稀土发光材料[18~21].其最大的优点是快捷和节能.此外,在原料中加入了助熔剂H3 BO3,可加热分解为B2O3,能够降低基质形成晶体的烧结温度和促进激活剂进入晶格中形成发光中心.实验所用原料分别为分析纯 Sr(NO3)2,Al(NO3)3· 9H2O,Eu2O3,H3 BO3,HNO3,CO (NH2)2,少量的H3 BO3作为助熔剂,尿素作为还原剂和燃料.按化学计量比称取 Sr(NO3)2,Al(NO3)3· 9H2O及适量的硼酸和尿素,溶于适量的去离子水中,得到澄清透明的溶液;将稀土氧化物溶于硝酸中,配出三组铕含量的制备体,分别为2%,4%,6%.然后将两种溶液混合,调节pH值,最后将其盛入氧化铝坩埚中,放入预先升温到反应所需温度的的马弗炉中,随着反应的发生,产物开始膨胀,放出大量气体,大约几分钟后,氧化还原反应剧烈进行,放出大量的热,整个燃烧过程在几十秒内完成.燃烧结束后得到淡绿色蘑菇云状的蓬松泡沫状产物,去除冷却后,研细得到所需的发光材料的粉体.按化学计量比称取 Sr(NO3)2,Al(NO3)3· 9H2 O及适量的柠檬酸、硼酸,溶于适量的去离子水中,得到澄清透明的溶液,将稀土氧化物溶于硝酸中,然后将两种溶液混合,调节pH值,70℃下磁力搅拌6 h,得到溶胶凝胶后盛入瓷碗中,放入干燥相中干燥,最后将其盛入氧化铝坩埚中,放入马弗炉中.用氢气还原制取的铝酸锶基的发光材料其制取过程与二价铕的制取过程相似,只是在药品的使用上没有用到尿素,使用了柠檬酸作为螯合剂.采用DX2000 CSC 型热重差热分析仪测定样品的热重差热分析曲线.采用D8 ADVANCE型X射线衍射仪测定发光粉体的X射线衍射谱(XRD),测试参数为:电压40 kV,电流30 mA,Cu靶Kα线(λ=1.54 060Å),0.020/s,采用日立F 4600型荧光光度仪对发光粉体样品进行激发光谱和发射光谱的测试,激发光和接受光狭缝均为0.5 mm.采用国产PR 520型分光光度仪测试样品的余辉曲线.图1为样品干凝胶的TG-DTA曲线.由TG曲线可以看出,干凝胶的分解可以分为3个阶段:第一阶段大约在20~150℃之间,样品的质量损失不明显,失重后为97.33%,相应的DTA曲线上有一吸热峰,这一阶段主要发生了熔化反应.第二阶段大约在150~300℃之间.绝大部分的质量损失发生在这一阶段,失重后的质量仅剩23.00%.相应DTA曲线上有3个放热峰,对应于有机物的分解及其产物燃烧过程.这一过程释放大量CO2,NO、气体,质量迅速减少.由TG-DTA曲线可以看出,热分解在300℃已经基本完成.在300℃以后为第三阶段,500℃有一放热峰,对应的是SrA12 O4晶相的生成,样品质量基本没什么变化.通过图1还可以看出,500~700℃所有反应已经完成,因此选择500~700℃为灼烧温度足够,通过不同温度下制得材料的XRD衍射图谱,可以知道,在500℃制备时,样品的主晶相为SrAl2O4,另外还有SrAl4O7,温度升到650℃时,合成的样品为SrAl2 O4纯相,继续增加温度到700℃时,发现SrAl2O4相的特征峰消失,主相为硝酸锶,本实验选择在650℃对样品进行灼烧.在测定两种干凝胶的TG-DTA 发现,这两种不同制备方法的曲线基本吻合,也就是说在制备过程中,加入的柠檬酸作为螯合剂并没有影响干凝胶反应物反应生成发光材料.SrAl2O4:Eu2+不论是用尿素进行还原,还是用H2进行还原,其XRD衍射图谱基本相同,可见不论哪种制取方法都没有破坏发光材料的基质晶型.但是由于图2样品的制备温度在600℃,所以样品中相位于31.8°处的衍射仍存在,即SrAl4O7相结构.用燃烧法制备铝酸锶的过程中往往较难得到单相SrAl2O4结构,一般混有SrAl4O7相结构.通过燃烧法如要得到单相SrAl2 O4,可能与原料的配比和合成环境有关.通过对不同温度下制取的发光材料的XRD衍射图谱的分析,可知道,如果用溶胶凝胶制备SrAl2O4为基体的发光材料,合适的温度有利于形成SrAl2 O4的纯相,温度过高或过低均会导致杂相的存在,温度过高,尤其是超过700℃会使SrAl2O4的特征峰消失,出现主相为硝酸锶的衍射峰;温度过低,会使SrAl2O4衍射峰中参杂SrAl4O7的衍射峰.图3是SrA12O4:Eu2+样品的激发光谱.该激发光谱显示SrA12 O4:Eu2+在335和370 nm处分别有一个激发峰,其中370 nm处激发光的激发效率最高.图4是不同Eu2+浓度样品的发射光谱.该发射光谱在510 nm处有一个发射峰,发射光为黄绿光,这是Eu2+的5d-4f跃迁所致,达到了我们预期合成发黄绿光材料的目的.黄绿光视觉效率极高,是作夜光材料的理想光源.图4示出了SrAl2O4:Eu2+磷光体的发射光谱随Eu2+摩尔比从0.02增加到0.06,在290 nm紫外光的激发下,其发射光谱的波长都是510 nm.实验结果表明,Eu2+摩尔比在0.02时,发射带强度最大.上述结果可以从Eu2+离子本身的性质和它在晶体中所处的位置来认识,稀土离子的发光行为,本质上都取决于占据晶格的离子本身性质,周围环境只起到干扰作用,但对Eu2+离子4f6 5d组态到基态4f7(8 S 2/7)的跃迁,5d电子处于没有屏蔽的外层裸露状态,受晶场的影响较为显著. Eu2+离子处于不同的结晶学位置上(称为不同的Eu2+离子),受晶场作用产生的劈裂不同,f-d跃迁能量也不同.当Eu2+浓度较稀时,Eu2+离子受晶场的影响大,产生的劈裂大,f-d跃迁能量大,因此发光强度大;当Eu2+浓度增大到一定程度时,Eu2+离子受晶场的影响将减小,产生的劈裂减小,f-d跃迁能量变小,因此发光强度减小.图5为不同Eu2+浓度的SrAl2O4:Eu2+发光材料的发光衰减曲线.发光源为365 nm灯,激发时间为30 min,测量了不同Eu2+浓度下SrAl2O4:Eu2+磷光体荧光衰减时间,其荧光衰减由图5可见,样品的发光衰减趋势可大致概括为二部分,即初始的快衰减和随后极长的慢衰减过程.初始的快衰减是因为Eu2+内部电子存活时间短的缘故,在一个初始的迅速衰减后,余辉仍持续很长时间.肉眼能观察到亮光长达几小时之久.余辉衰减曲线不是指数型的,而是缓慢平坦的曲线.而随后极慢的长余辉衰减过程是由于具有较深陷阱能级中心Eu2+离子引起的.由图5还可以看出当Eu2+摩尔比为0.02时余辉时间最长,当Eu2+摩尔比进一步增加时,余辉时间会减少.图6为H2还原制得的发光材料的发光衰减曲线,其二价铕离子掺杂浓度为0.02.可见图6与图5中掺杂浓度为0.02的发光材料的衰减曲线基本相同,所以不论哪种还原方法制取得的发光材料,其发光衰减曲线趋势基本相同.光激发停止t秒后余辉衰减情况随着时间的延长,衰减越来越慢.在不同晶格中Eu2+的长余辉现象分析,显然,现在磷光体的这种长余辉现象主要不是Eu2+离子激发态能级缓慢弛豫产生的,可能是某种杂质引起晶格产生缺陷,它与Eu2+离子引入晶格有关,缺陷具有空穴施主的性质,空穴能迁移并重新复合或被俘获,这种电荷形式的重新复合引起了Eu2+离子发光.在采用氢气还原和低温燃烧合成法合成SrA12 O4:Eu2+长余辉发光材料的实验研究中,对含不同Eu2+浓度的SrA12 O4:Eu2+发光材料的发光性能进行了分析.在测试分析方面,对合成样品进行了XRD分析、TG-DTA分析、余辉时间和荧光光谱分析.总结所进行的合成实验、测试分析,可以得出以下结论:(1)采用燃烧法在600℃下合成了发黄绿光的SrA12O4:Eu2+长余辉发光材料.通过XRD分析表明,在此条件下制备的SrA12 O4:Eu2+长余辉材料晶体结构为单斜晶系的SrA12 O4晶体结构TG-DTA分析表明,样品干凝胶的分解可以分为熔化、有机物的分解及其产物燃烧过程、SrAl2 O4晶相的生成与转变3个阶段.合适的温度有利于形成SrAl2 O4的纯相,温度过高或过低均会导致杂相的存在.温度过高,尤其是超过700℃会使SrAl2 O4的特征峰消失,出现主相为硝酸锶的衍射峰;温度过低,会使SrAl2 O4衍射峰中参杂SrAl4O7的衍射峰.氢气还原的发光材料晶形比较稳定,但对温度的要求比较准确,否则也会有杂质晶型的出现.(2)Eu2+浓度在较宽范围内,磷光体都有很高的发光效率,掺入Eu2+最佳摩尔比为0.02~0.04.通过发射光谱和激发光谱的测量得到其发射主峰位于510 nm,激发峰位于335~370 nm.(3)长余辉衰减曲线由初始的快衰减阶段和随后的缓慢衰减阶段组成,当Eu2+摩尔比为0.02~0. 04时余辉时间最长,当Eu2+摩尔比进一步增加时,余辉时间会减少.参考文献:[1] Chang C,Mao D,Shen J,et al.Preparation of long persistentSrO2·Al2 O3 ceramics and their luminescent properties[J].JAlloys Compd,2003,348(1-2):224-230.[2] Chang C,Jiang L,Mao D,et al.Photoluminescence of 4SrO·7Al2O3 ceramics sintered with the aid of B2 O3[J].Ceram Int,2004,30(2):285-290.[3] Luo Xixian,Cao Wanghe,Xiao Zhiguo.Investigation on the distribution of rare earth ions in strontium aluminate phosphors[J].JAlloys Compd,2006,416(1-2):250-255.[4]周传仓,卢忠远,戴亚堂,等.共沉淀法制备超细长余辉发光材料铝酸锶铕镝的研究[J].稀有金属,2005,29(1):20-24.[5] Palilla F C,Luyine A K,Tomkus M R.The luminescence ofEu2+activated alkaline earth aluminates[J].J Electrochem Soc,1968,115(6):642-645.[6] Abbruscato V.Optical and electrical properties of SrAl2 O4:Eu2+[J].J Electrochem Soc,1971,118 (6):930-933.[7] Blasse G,WanmakerW L,Bril A.Fluorescence of Eu2+ activated alkaline-earth aluminates[J].Philips Res Rep,1968,23:201-206. [8] Groppo G,Cristiani C,Forzatti P.Phase composition and mechanism of formation of Ba-β-alumina-type systems for catalytic combustion prepared by precipitation[J].JMater Sci,1994,29(13):3441-3450.[9] Abanti N,Kutty T R N.Role of B2 O3 on the phase stability and long phosphorescence of SrAl2 O4:Eu2+,Dy3+[J].JAlloys Compd,2003,354:221-231.[10] PENG M,PEIZ,HONG G,et al.Study on the reduction ofEu3+→Eu2+in Sr4 Al14 O25:Eu prepared in air atmosphere[J].Chem Phys Lett,2003,371(1-2):1-6.[11]齐晓霞,赵军武.长余辉材料SrAl2O4:Eu2+,Dy3+的制备及发光性能研究[J].半导体光电,2006,27 (5):573-577.[12]袁曦明,许永胜,于江波,等.溶胶凝胶法制备长余辉发光材料SrAl2O4:Eu2+,Dy3+的研究[J].稀土,2002,23(4):33-38.[13] REN Xinguang,MENG Jiwu.The preparation of eleltric arcmethod and spectral analysis on long persistence luminescent chinaware of SrAl2 O4:Eu2+[J].Spectr Spectr Anal,2002,20(3):268-269.[14]李东平,谬春燕.水热法合成SrAl2 O4:Eu2+,Dy3+长余辉材料[J].江西化工,2005,(1):94-96.[15] SONG Huajie,CHEN Donghua,TANGWangjun,etal. 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固相法合成铝酸锶长余辉发光材料的研究的开题报告

固相法合成铝酸锶长余辉发光材料的研究的开题报告

固相法合成铝酸锶长余辉发光材料的研究的开题报告一、选题背景:在现代光电领域中,长余辉发光材料被广泛应用于标识、夜光灯、数字显示等领域。

其中,铝酸锶是一种具有很高潜力的长余辉发光材料。

它具有强的余辉发光效果、高亮度、长效时间和很低的能耗,因此备受关注。

为了制备更有效的铝酸锶长余辉发光材料,研究铝酸锶的合成方法和其相关性质变得极为重要。

二、研究目的:本研究的主要目的是使用固相法合成铝酸锶长余辉发光材料,并对其结构和性能进行研究。

本研究的目标是:1. 研究影响铝酸锶晶体生长的因素,并优化合成工艺条件;2. 利用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)等技术来研究该材料的晶体结构和形貌;3. 测量该材料的余辉发光效应,并比较其性能和其他铝酸锶长余辉发光材料的性能。

三、研究内容:本研究的主要内容包括:1. 通过固相法合成铝酸锶长余辉发光材料;2. 优化铝酸锶材料的生长条件,研究其晶体生长机制;3. 使用XRD和SEM等技术对铝酸锶长余辉发光材料的结构和形貌进行表征;4. 测量该材料的余辉发光效应,比较其性能和其他铝酸锶长余辉发光材料的性能。

四、研究方法:本研究将采用以下方法:1. 固相法合成铝酸锶长余辉发光材料;2. 优化铝酸锶材料的生长条件,包括研究温度、反应时间、前驱体浓度等对晶体生长的影响;3. 使用XRD和SEM等技术对铝酸锶长余辉发光材料的结构和形貌进行表征;4. 测量该材料的余辉发光效应,并比较其性能和其他铝酸锶长余辉发光材料的性能。

五、论文结构:本研究论文将包括以下部分:1. 绪论:介绍铝酸锶长余辉发光材料、相关研究现状和本研究的目的和意义;2. 文献综述:主要介绍铝酸锶材料的合成方法和应用研究情况;3. 研究方法:包括固相法合成铝酸锶长余辉发光材料、优化生长条件、材料表征以及余辉发光效应测试等;4. 结果与讨论:介绍铝酸锶材料的生长规律和机制,以及结构和性能表征结果;5. 结论与展望:总结本研究的主要工作,并提出未来的研究方向和展望。

钛酸盐体系长余辉发光材料研究进展

钛酸盐体系长余辉发光材料研究进展

钛酸盐体系长余辉发光材料研究进展潘欢欢;王忆;蔡进军;曾庆光;胡社军【摘要】钛酸盐基质长余辉发光材料具有稳定的物化性能,是一类新型的储能和环保型材料.综述了近年来钛酸盐体系长余辉发光材料的最新研究进展,总结了掺杂离子、基质种类、电荷补偿以及制备方法等对钛酸盐长余辉发光材料发光特性的影响,并提出了今后可能的研究和应用发展方向.【期刊名称】《广州化工》【年(卷),期】2010(038)002【总页数】4页(P3-5,12)【关键词】钛酸盐;长余辉发光材料;掺杂;电荷补偿【作者】潘欢欢;王忆;蔡进军;曾庆光;胡社军【作者单位】五邑大学化学与环境工程系,广东江门529020;五邑大学薄膜材料研究所,广东江门529020;五邑大学薄膜材料研究所,广东江门529020;五邑大学化学与环境工程系,广东江门529020;五邑大学薄膜材料研究所,广东江门529020;五邑大学薄膜材料研究所,广东江门529020;五邑大学薄膜材料研究所,广东江门529020【正文语种】中文长余辉发光材料作为一种新型的储能和环保型材料,在日常生活中起着不可替代的作用,目前已被广泛的应用于弱光照明、应急指示、建筑装饰和工艺美术等领域[1],近年来又扩展到信息存储[2-3]、高能射线探测[4]等领域.现在,铝酸盐和硅酸盐基质的蓝、绿色长余辉发光材料的发光亮度和余辉时间等发光性能均已达到实际应用的水平,并已部分的实现工业化生产[5-9].但红色长余辉发光材料的研究则相对落后,且一直处于研发阶段,主要是其余辉时间及亮度等性能指标与蓝色和绿色材料存在较大差距,无法达到实际应用的要求,目前性能最好的红色长余辉Y2O2S:Eu3+,Mg2+,Ti4+,其余辉时间也只有5h[10],但其本身的稳定性差、环境污染等缺陷限制了其应用范围.因此,寻找和合成具有优良发光性能的红色长余辉发光材料成为热点的研究课题.近年来报道的Pr3+掺杂的钛酸盐基质[11-15]红色长余辉发光材料因其稳定的物理化学性能而引起科研人员的极大关注,其发射波长为Pr3+的特征波长,位于614nm左右.本文主要对钛酸盐长余光发光材料的研究进行总结和概括,并对今后的研究作出了展望.稀土激活的钛酸盐发光基质因其稳定的物理化学性能而引起科研人员的极大关注,但大多数的研究还是采用传统的高温固相法[16-17].以CaTiO3:Pr3+为代表的碱土钛酸盐红色长余辉发光材料,不仅稳定性好,而且发光颜色也纯正.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.但是,这一体系目前存在的最大缺点就是发光亮度还不够,且余辉时间还不能达到实际应用要求,可见光区的激发强度也有待进一步的提高.为此,我们认为对其发光强度的影响因素的研究将具有划时代的意义.根据固体材料的缺陷理论和电中性原理,稀土离子取代金属离子格位形成的正电性缺陷需要在原料掺入某些离子形成负电性缺陷来抵消.Diallo等[16]在基质中分别掺杂Ag+、Na+和Tl+等一价金属离子,研究了它们作为电荷补偿剂对CaTiO3:Pr3+的发光性能的影响,结果表明掺杂Na+和Tl+的样品发光强度较未掺杂样品提高了30%,更值得注意的是掺杂Ag+的发光强度较为掺杂样品提高了近60%.后来该研究组又分别研究了Ag+、Na+、Zn2+和Al3+等带不同电荷的金属离子对此种材料发光性能的影响[18],同时也比较了不同制备方法下合成的CaTiO3:Pr3+样品的发光性能,得到了一些有意义的结果.同年,我国科研人员廉世勋等[19]又详尽系统的研究了Li+、Na+、K+、Rb+、Cs+和Ag+等带相同电荷的离子作为电荷补偿剂的作用,研究了电荷补偿与离子半径的关系,研究结果表明各种电荷补偿剂对发光效率的影响都较大,同时他们也发现离子半径越接近的掺杂离子补偿效果越好.长春理工大学张希艳研究组[20]分别以Mg2+、Sr2+、Ba2+和Zn2+部分取代基质中的Ca2+,同时以Na+作为电荷补偿剂,他们的结果表明Mg0.2Ca0.8TiO3:Pr3+材料的发光强度较好,并进一步阐明了电荷补偿剂对发光性能的影响规律.随着对掺杂一价金属离子作为电荷补偿剂对CaTiO3:Pr3+发光性能影响的研究,近年来又有研究表明很多三价金属离子共掺后对发光强度也有着很明显的增强.李治霞等[22]通过共掺Eu3+、Gd3+、Tb3+和Dy3+的研究表明除掺Gd3+外其他三价离子都能大大的改善材料的余辉性能,他们认为可能的原因是Gd3+的电子层结构使其不具备能量传递的条件.文献[23]中也提到共掺Lu2O3后的材料表现出较好的发光效果.Okamoto等[24]分别在SrTiO3:Pr3+基质材料中掺入Al3+、B3+、Ga3+、In3+等三价离子,比较了此类离子对材料发光强度的影响,结果发现共掺杂Ga2O3或Al2O3可使材料分别在阴极射线和紫外光激发条件下的发光强度都增强两个数量级,共掺杂的结果使得这类材料可以作为红色荧光粉材料应用于荧光显示器(VED)和场发射显示器(FED).继而他们又研究了共掺Sc3+、Al3+、Yb3+、La3+、Nd3+等离子对BaTiO3:Pr3+发光强度的影响[25].以上大量的研究表明,三价离子中尤其以共掺Al3+发光效果最优,原因的可能是Al3+进入基质后取代Ti4+形成了大量的负电性缺陷,从而能改善发光性能.不同的离子掺杂浓度会对发光强度产生较大的影响,发光材料的发光强度主要取决于掺杂的激活剂离子数量,也就是发光中心的数量.因此研究掺杂的激活剂浓度对CaTiO3:Pr3+发光强度的影响具有十分重大的意义.杨志平等[26]研究了不同的Pr3+浓度掺杂对材料余辉时间和初始亮度的影响,结果表明掺杂量为0.1mol%和0.2mol%时分别具有较好的余辉时间和初始亮度.Diallo等[16]研究了掺杂0.1mol%~5mol%范围内Pr3+的情况,相对于以往其他科研人员的研究可以说是高浓度掺杂,研究结果表明掺杂浓度对材料的发光强度影响十分明显,但强度并没有随着理论上激活剂离子浓度的增加而增强,而是有一个最佳掺杂量为0.2mol%的限度值,当掺杂浓度超过此最佳值后发光强度急剧下降,也就是达到了所谓的浓度淬灭,他们认为可能的原因是过多的Pr3+取代Ca2+导致缺陷过多,能量通过缺陷而发生转移或者产生了强烈的能级间弛豫效应.稀土激活的钛酸盐的发光基质主要是碱土的碳酸盐,MTiO3(M=Ca、Ba、Sr).为了能够研制出一类能够与蓝、绿长余辉发光材料相配合使用的红色长余辉材料,人们对单一的钛酸盐基质进行了一系列的研究,但结果却不尽如人意.近年来科研人员们通过对基质的掺杂进行研究得到了一定的成效,但相比蓝、绿色长余辉优异的发光性能还需要进行深入的研究.Royce等[17]首先研究了过渡金属Zn2+和碱土金属Mg2+掺入基质材料CaTiO3:Pr3+后发光强度的变化,并发表了专利.后来,我国科研人员廉世勋[19]和杨志平[27]也对掺杂Zn2+进行了研究研究了他们的研究表明随着Zn含量的增加,材料的最佳煅烧温度依次降低.最近,廉世勋研究组[28,29]在钛酸盐基质研究上取得了一定的进展,合成出了Ca2Zn4Ti5O36:Pr3+这一新的物质,并与Ca0.8Zn0.2TiO3:Pr3+、CaTiO3:Pr3+材料进行了比较,但结果表明余辉时间和发光强度随着Ca2Zn4Ti5O36:Pr3+、CaTiO3:Pr3+、Ca0.8Zn0.2TiO3:Pr3+的顺依次上升.洪樟连等[30]从晶体结构上研究了不同Zn2+掺杂量对CaTiO3:Pr3+的影响,结果发现材料的晶胞参数和光谱强度随着Zn2+量的增加呈现出不同的规律.同时,W.Y.Jia等[31-32]也研究了同族碱土元素Sr掺杂量对CaTiO3:Pr3+材料的影响,结果表明Sr元素在CaTiO3晶体中的固溶度有限,随着Sr掺杂量的增加,晶体结构会发生转变,从而对发光性能产生影响.高温固相法是目前制备钛酸盐基质长余辉发光材料最普遍的方法,该方法生产工艺简单、成熟,同时由于高温固相法所获微粒的晶体质量优良、表面缺陷少、发光效率高,至今在开发新型彩色PDP用荧光粉研究仍然被采用.早期研究的Sm3+、Pr3+激活的BaTiO3[34-35]和Cr3+激活的CaTiO3[36]都是采用高温固相法制备而得,目前研究最多的是Pr3+激活SrTiO3或CaTiO3也大都采用此法合成.Diallo[16]利用高温固相法成功的制备了CaTiO3:Pr3+红色长余辉发光材料,测试结果表明样品的激发峰除位于377nm处的主峰外在333nm处还有一弱峰,它们分别归属于Pr3+的4f-5d带间跃迁和O2-(2p)-Ti4+(3d)电荷迁移跃迁.Zhang等[23,36]用高温固相法合成了稀土氧化物Ln2O3(Ln=La,Lu,Gd)共掺杂的CaTiO3:Pr3+材料,研究结果表明掺杂离子的半径大小对发光性质具有较大的影响,同时他们还发现稀土离子不仅可以占据基质中的Ca2+格位而且也可占据Ti4+格位.高温固相法作为目前主要的制备长余辉发光材料的一种方法,虽然存在着工艺流程简单、操作方便、成本低的特点,但它对材料的合成温度要求高、保温时间长、对设备要求高,煅烧后的产品还要经过粉碎,这将破坏发光体的晶型,从而使材料的发光亮度降低.溶胶-凝胶(sol-gel)法作为一种湿化学法用于制备稀土发光材料是在近20年才兴起的,该法相较于高温固相法可在较低的温度下合成产品,且产品粒径小、均匀度较好.S.Okamoto等[37]利用sol-gel法研究了共掺Al3+的SrTiO3:Pr3+红色发光效率的增强机制,并得到在Al离子掺杂23mol%时样品具有最佳的发光性能,同时相较于未掺杂样品其发光强度提高约200倍.Yin等[38]用sol-gel法,采用柠檬酸作螯合剂合成CaTiO3:Pr3+, Al3+,并比较了磁力搅拌和超声分散对发光性质的影响,同时发现因柠檬酸的分散作用,使得样品的粒径更小更均匀,发光性能更好,对比高温固相法激发峰出现了"红移"现象.后来,Zhang等[39]也用该法合成了SrTiO3:Pr3+红色长余辉发光材料,并探讨了发光强度与烧结温度之间的关系,结果表明煅烧温度低于900℃时,发光强度变化很小,随着温度的升高,发光强度聚升.但应该值得注意的是,sol-gel法制备钛酸盐基质长余辉发光材料的条件要求非常严格,需要同时要控制水量,pH值,反应温度,成胶时间等.除了上述我们提到的两种常用合成方法外,近年来相关的文献又报道了喷雾热解法[13,40]燃烧法[41]、(PBR)法[44]、混合高分子聚合先驱物法[43]、悬浮法[44]等在钛酸盐长余辉发光材料中的应用.但是纵观目前的各种长余辉发光材料的制备方法,高温固相法是发光材料行业中传统的也是目前主要的制备方法,该方法生产工艺成熟,但焙烧温度高,反应时间长且成品还必须球磨,发光亮度衰减严重.但其它合成方法目前还处于试验研究阶段,离工业生产还有一定的距离,因此寻找一种实用高效的制备方法,仍是当前钛酸盐体系长余辉材料研究领域的一个重要课题.目前对钛酸盐基质长余辉发光材料的研究虽然已取得了一定的进展,但其发光亮度和余辉时间离实际需要还有很大的一段距离.要解决这一问题,使其达到与蓝色和绿色长余辉发光材料相匹配的实际应用水平,还需要进行更多的相关探索.首先,探索新的合成方法,若能将多种制备方法优化组合,将可能产生良效.其次,激活离子主要是Pr3+,对其他稀土离子的辅助作用研究很少,因此有必要探索其他激活离子在钛酸盐体系长余辉发光材料中的性能.再次,加强余辉机理的研究,寻找性能更好的钛酸盐基质长余辉发光材料.总之,我们认为深入开展钛酸盐红色长余辉发光材料的基础研究和应用研究具有非常重要的理论意义和实际价值.我们有理由相信,随着对这一体系研究的深入,这类红色钛酸盐体系发光材料有可能成为长余辉发光材料研究中一个具有较大意义的转折点.【相关文献】[1] 孙家跃,杜海燕,胡文祥.固体发光材料[M].北京:化学工业出版社,2003.[2] Qiu J,Miura K,Inouye H,et al.Femtosecond laser induced three dimensional bright and 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不同结构稀土掺杂铝酸锶的合成与发光性能研究

不同结构稀土掺杂铝酸锶的合成与发光性能研究
Fg - y f c o set i 1 r d r t n c a X a i ai p r f
通过上面的分析我们可以发现, 改变前驱物中铝 银的比例可以得出不同的结构的铝酸银材料。当铝银 比例较小时, 得到的是 SA2 r1 , 0 结构, 当铝惚比例增加 时出现 S, q。 r l 相结构, A, 进一步增加铝惚比例则出 现单一相结构 SA1 1 r 109 2 。从 3 种结构的化学式中我 们也能看出 SA1 l r lO, 2 所含的铝的比例最高。实验结 果表明我们可以通过在反应物中设置不同的铝惚比例 调控铝酸银的结构, 60 在 0 '燃烧的低温环境可以得 C 出上述 3 种结构的铝酸惚材料。 32 样品光谱特性 . 图2 显示样品的激发光谱和光致发光光谱。图 2 () a所示样品S 的激发光谱峰值位于 35m左右, 1 5n 呈 连续宽带谱. 说明紫外光或可见光均能有效的激发该 发光材料。以 35m为激发光波长对系列样品进行 5n 激发后所得的光致发光光谱如图 2b-( 所示, () f ) 不同 结构的铝酸铭发光样品的发射谱均为宽带谱, 且样品 , 样品 样品 3 样品 S 和样品 S 的发射峰值分 S、 昆、 S、 , 5 别位于 59545356 52m 见图2, Ma 1,1,1,1 和 1n ( )T t . -
结果表明, 发光样品SA2 E 2, 发射语峰值 r1 , u D 3 O , + + y 位于59m, 1n 而发光样品 SA1 1, u , 的发 r 109 E 2 D s 2 + + y
射峰位于52m。余辉检浏结果表明, 1n 不同结构铭酸 摇发光样品的衰减都是由初始的快衰减过程和其后的 慢衰减过程组成, 但是不同结构铝酸摇发光样品的初



日. 11 L
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1 引言
碱 土铝酸 盐体系长 余辉 材料 是无毒 、无害 、无 “ 三废 ”污 染 、不含 任何 放射 性物质 的安全环 保型 自发 光 材料 ,由于其优 越 的发光 性 能 、化 学性质 稳 定及 良好的应 用性 能,长期 以来 碱 土铝酸 盐 长余辉材料 的 制 备方法 和性质 研究 都受 到极 大 的关 注.目前,碱 土铝 酸 盐长余辉 材 料主 要是 以E 激 活 中心的铝 酸盐磷 u为 光 体,其 中比较成 熟的有 SA1 4 u r 2 :E 型铝 酸锶磷 光体和 SA2 4 E , 3型铝 酸锶磷 光体 等【.但关于 O r 1 : u Dy 0 l J 这两 种磷光体 的报道 多数 是其 合成工 艺 的改 革, 于掺杂 离子也 仅局 限于稀 土元 素. 对 碱 土铝 酸 盐长 余 辉 发 光 材料 的合 成 方 法 主要 有 共 沉 淀法 J 热 合 成法 【,溶 胶 一 胶 法 【 ,水 j J 凝 q 燃烧 和
试分析.结果表 明,锆、 钛掺杂 能明显改善铝酸锶样品的发光性能.锆 、 的最佳掺 杂摩 尔比分别为 6%和 37 钛 .5%.
关键词:燃烧法 ;长余辉材料 ; r 2 4 S AI 0 中图分类号 : O64 1 文献标识码: A
4 pe A 2 :Eu2 Dy + o m pr v n t + S u n Zr + Ti+D o d Sr IO 4 t dy o 4 3 f rI o i g is
( e at n h mi r n n i n n c n eZ a g h uN r l nvri , h n z o , uin 6 0 0 C ia D p rme t f e s ya dE vr me t i c, h n z o o ma ies y Z a g h u F j 30 , hn ) oC t o Se U t a3
21 第 1 01年 期 ( 第 7 期) 总 l
漳州师范学院学撤 ( n然科学版)
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LI Ya m e , UANG ng f n CHEN ' ng, N n— i H Li — e g, Ya pe CHEN Zhi CH EN i , M ng,
CHEN Guo la g, -i n ZHENG -ha Zis n
掺杂改善SA2 4E D r I : u , y 发光性能. 0
收稿 日期: 001 -3 2 1-00
基金项 目: 建省科技厅高校产学研 重大项 [ 2 1H6 2) 福  ̄(0 0 0 9;福建省教育厅科技项 新基地资金项 目
(A0 12;漳 州师范学 院研究生教育创 J 34)
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D ( z针 i)w r y M _ r ,T ee +
文章编号:0 87 2 (0 10 .0 80 10 -8 62 1)10 7 .4
锆 、钛掺杂 改性铝酸锶长余辉 发光材料性 能的研究
林燕 美 ,黄玲凤 ,陈亚鹏 , 陈 芝 , 陈 敏 ,陈 国良 ,郑子 山
( 漳州师范学院 化学与环境科学系,福建 漳州 3 3 0 ) 6 0 0 摘 要:应用燃烧法合成 了锆 、 钛掺杂 S A 2 4E H D 黄绿 色长余辉发 光材料,并对材料发光性能进行测 r I :u , y O
作者简介: 林燕美( 8一 女, 1 3, 9 ) 福建 y t e ie y t e c mb s i n me h d u to t o .Th i h t l mi e c n e we e i v s i a e . e r s l h we h tt e e r p o o u n s e e r n e t t d Th e u t s o d t a h g s d p n so ” a d Ti c n i r v h u n s e tp o e te fp o p o s Th e td p n mo n so 4 o a t fZr n ” a mp o e t el mi e c n r p ri so h s h r . e b s o a ta u t fZr
法 ” .其 中, 烧 法具 有反 应 温度 低 ,合成 时 间短,工 艺 简单,而且产 品 质 量均 匀 ,晶相 单一 , 粒细 等 燃 颗
优点 ,是 一 种很 有应 用 前景 的 方 法 .本 文采 用燃 烧法 合 成2 高价 态 离 子z4和T针掺 杂 的SA1 4 u+ 种 r i r 2 "E z 0 , D 长余 辉材料 ,并 采用 S -6 A型屏 幕亮 度计 对样 品 的发光 性能进 行 测 试和 分析 ,探讨 非稀 土金 属离 子 y T8 L
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