掺稀土硼酸镧钙的合成和在VUV—vis光范围的光谱性质

摘要

本文通过高温固相法、溶胶-凝胶法和燃烧法合成了一系列的稀土离子掺杂的硼酸镧钙发光材料，利用XRD、SEM对其结构、粒子大小、形貌进行表征，测量了荧光粉体在VUV-vis(VUV：真空紫外，vacuum ultraviolet，energy E＞50000 cm-1，wavelength λ＜200 nm，vis：可见，visible)光范围的光谱，讨论了荧光粉体的发光特性。结果表明： (1)Ce3+离子占据两个明显不同的格位，不同的化学形式对光谱几乎没有明显的影响。在格位Ⅰ上的最低5d轨道有最大吸收在272 nm，格位Ⅱ则在312 nm。格位Ⅰ对应的发射带为291和310 nm，格位Ⅱ对应的发射带为329和355 nm。根据基质的晶体结构，格位Ⅰ指认为La3+格位，格位Ⅱ指认为Ca2+格位。荧光寿命的测量则显示Ce3+在La3+格位上寿命为12 ns，Ca2+格位上寿命为26 ns。TRES(时间分辨光谱)测量表明Ce3+进入La3+格位的几率较大。 (2)La2CaB10O19基质中掺Eu3+近一步验证了基质中存在两种格位，荧光寿命τ=2.3 ms，样品发出强的红光，色坐标合适。Tb3+激活荧光粉的荧光寿命短(τ=2.3 ms)，符合TV显示器的理想的余辉时间要求。Dy3+激活荧光粉在174 nm有一条宽吸收带，其强度比在UV光谱中f-f跃迁带强很多。通过计算VUV-UV激发下发射光谱的色坐标发现其值进入了白光区。Pr3+离子占据基质两个格位，La2CaB10O19中pr3+在Ca2+格位上的最低5d轨道在226 nm，在La3+格位上的最低5d轨道在205 nm，在La3+格位上，pr3+离子的。1S0能级是低于La3+格位上的最低4f15d1能级；在Ca2+格位上，pr3+离子的1S0能级位于Ca2’格位上的最低的4f15d1能级内，所以荧光粉在205 nm激发能观察到光子级联发射，在225 nm激发则没有出现光子级联发射。 (3)首次采用溶胶-凝胶法在不同烧结温度下合成了La2CaB10O19:Ln(Ln=Eu，Dy,Tb)，掺Eu得到的前驱体在700℃下烧结12h便具有单一晶相。而掺Dy和Tb得到的前驱体在800℃下烧结12h可得到单一的晶相。相对于高温固相所制备出来的样品，溶胶．凝胶法制备样品具有烧结温度低，锻烧时间短，样品颗粒比较小等优点。首次采用燃烧法制备出La1.65CaEu0.35B10O19，燃烧后所得的前驱体样品在800℃下烧结1.5 h便具有很好的晶相，其颗粒比较小，随着后处理温度的提高，样品的激发和发射强度都在增强。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章前言

1.1稀土离子的发光理论

1.1.1稀土离子在发光材料中的4f能级跃迁

1.1.2稀土离子的跃迁选择定则和电荷迁移带

1.1.3稀土离子发光与猝灭

1.1.4能量传递与敏化发光

1.2稀土硼酸盐荧光粉简介

1.3等离子平板显示器((PDP)用荧光粉的研究进展

1.4稀土硼酸盐制备方法综述

1.4.1高温固相反应法

1.4.2溶胶—凝胶法

1.4.3水热法

1.4.4共沉淀法

1.4.5微波合成法

1.4.6燃烧法

1.4.7喷雾热分解法

1.5本论文的研究目标及其意义

参考文献

第二章Ce3+离子激活的硼酸盐La2CaB10O19在VUV-vis范围的光谱性质

2.1前言

2.2实验部分

2.2.1实验药品及仪器

2.2.2样品制备

2.2.3表征方法

2.2.4化学反应

2.3粉末X射线衍射

2.4结果与讨论

2.5本章小结

参考文献

第三章La2CaB10O19掺Eu、Tb、Dy和Pr在VUV-vis范围的光谱性质

3.1前言

3.2实验

3.2.1实验试剂、仪器与测试

3.2.2荧光粉的合成和化学反应式

3.3结果与讨论

3.3.1 La2CaB10O19：Eu3+

3.3.2 La2CaB10O19：Tb3+

3.3.3 La2CaB10O19：Dy3+

3.3.4 La2CaB10O19：pr3+

3.4本章小结

参考文献

第四章荧光粉的溶胶-凝胶法和燃烧法合成及其发光性能研究

4.1实验

4.1.1实验试剂、仪器与测试

4.1.2荧光粉的合成

4.2结果与讨论

4.2.1溶胶-凝胶法制备La1.65CaEu0.35B10O19

4.2.2溶胶-凝胶法制备La1.9CaDy0.1B10O19

4.2.3溶胶-凝胶法制备La1.9CaTb0.1B10O19

4.2.4燃烧法制备La1.65CaEu0.35B10O19

4.3小结

参考文献

附录 学习期间参与发表的论文

致谢