溶胶-凝胶法制备红色长余辉MgSiO3:Mn2+,Eu2+,Dy3+的研究

摘要

本文选取了硅酸盐作为长余辉发光粉体的基质,以Mn2+作为激活剂,以Eu2+和Dy3+作为辅助激活剂,研究其发光性能。
　　 采用溶胶-凝胶法合成了基质MgSiO3以及Mg2SiO4。讨论了制备前躯体的条件,在碱性催化条件下合成的MgSiO3粉体的合成相中MgO有很高的衍射峰,确定用硝酸作为TEOS水解缩聚反应的催化剂。通过H2O2与H2O的混合代替HNO3制备出的前躯体经过热处理后合成基质的相更加纯净。通过热分析和XRD讨论了制备发光粉体基质的烧成制度在450℃预烧3h,在1300℃保温6h。
　　 采用溶胶凝胶法合成了一系列的Mn2+掺杂MgSiO3和Mg2SiO4。经过波长为415nm的脉冲激发,MgSiO3:3％Mn2+的峰位于661nm和680nm处,Mg2SiO4:3％Mn2+的激发峰位于660nm。它们的发光中心都位于Mn2+的4T1(4G)→6A1(6S)跃迁发射。通过对MgSiO3:Mn2+和Mg2SiO4:Mn2+激发峰值的对比,MgSiO3:Mn2+的激发强度更强。通过荧光分析对比了Eu2+,Dy3+,Mn2+混合掺杂的MgSiO3和Mg2SiO4发射峰值的强度,MgSiO3:Eu2+,Dy3+,Mn2+有更高的发射峰。在酸性进行催化以及通过加入H2O2和H2O的混合环境下制备出MgSiO3:Eu2+,Dy3+,Mn2+,对它们的发光特性也进行了对比,荧光测试得出在H2O2和H2O的混合环境下制备的MgSiO3:Eu2+,Dy3+,Mn2+比只在酸性环境下制备的MgSiO3:Eu2+,Dy3+,Mn2+有更高的发射峰。
　　 用溶胶-凝胶法合成了不同掺杂比例的Eu2+的Mg2SiO4:3％Mn2+,以及不同掺杂比例的Dy3+的Mg2SiO4:3％Mn2+研究发光过程中Eu2+、Dy3+与发光中心Mn2+之间的关系,结果表明Eu2+对Mn2+有能量传递的作用,Dy3+除了有制造陷阱的作用外也对Mn2+具有能量传递的作用,而且Eu2+的这种能量传递作用更加明显。
　　 用溶胶-凝胶法采用不同的溶剂制备一系列的MgSiO3:Eu2+,Dy3+,Mn2+得出粉体的粒径相差不大,并且发光强度不一。

目录

文摘

英文文摘

1 绪论

1.1 发光及光致发光

1.2 长余辉发光材料的研究进展

1.2.1 金属硫化物体系长余辉发光材料

1.2.2 稀土激活的碱土铝酸盐长余辉发光材料

1.2.3 硅酸盐体系长余辉发光材料

1.2.4 其他长余辉发光材料

1.3 长余辉发光材料的制备方法概述

1.3.1 高温固相法

1.3.2 溶胶-凝胶法(sol-gel)

1.3.3 沉淀法

1.3.4 水热合成法

1.3.5 燃烧法

1.3.6 其他制备方法

1.4 课题研究的意义和内容

2 MgSiO3:Mn2+,Eu2+,Dy3+发光机理

2.1 长余辉发光机理概述

2.2.1 空穴转移模型

2.2.2 能级陷阱模型

2.2 MgSiO3:Mn2+,Eu2+,Dy3+的发光机理

3 溶胶凝胶法制备MgSiO3、Mg2SiO4

3.1 溶胶凝胶法制备MgSiO3、Mg2SiO4原理概述[82]

3.1.1 溶胶-凝胶法基本名词术语

3.1.2 溶胶-凝胶过程

3.2 溶胶凝胶法制备MgSiO3、Mg2SiO4

3.2.1 前躯体的制备

3.2.2 物相烧结

3.2.3 物相分析

3.3 本章小结

4 溶胶-凝胶法制备红色长余辉MgSiO3:Mn2+,Eu2+,Dy3+

4.1 Mn2+掺杂MgSiO3、Mg2SiO4

4.1.1 引言

4.1.2 实验及讨论

4.2 Mn2+、Eu2+、Dy3+掺杂MgSiO3及其相互之间的影响

4.2.1 实验过程

4.2.2 Eu2+与Mn2+的关系

4.2.3 Dy3+与Mn2+的关系

4.3 小结

5 不同有机溶剂对粒径以及发光特性的影响

5.1 不同有机溶剂对基质粒径的影响

5.1.1 实验过程

5.1.2 结果讨论

5.2 发光性能对比

6 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

攻读硕士期间发表的论文

个人简历

致谢