SrAl2O4:Eu2+,Dy3+长余辉发光粉及长余辉发光玻璃的制备和研究

摘要

长余辉发光材料和长余辉发光玻璃是新型无污染节能环保储光材料，它能将阳光或灯光照射获得的能量部分储存，停止照射后又能以可见光形式缓慢释放能量。其在安全指示、装潢装饰、光电子器件、新能源、压力传感等领域具有广泛的应用前景。近年来，长余辉材料和长余辉玻璃正受到越来越多关注。 本文采用环氧丙烷作凝胶剂的快速溶胶凝胶法成功合成了余辉性能优异的SrAl2O4:Eu2+,Dy3+长余辉发光粉，主要研究了环氧丙烷量、水醇体积比和凝胶温度对体系凝胶时间以及发光粉荧光性能和余辉性能的影响。结果表明：环氧丙烷增加，体系凝胶时间下降，样品荧光强度增加，余辉性能下降，其中，当环氧丙烷量与溶液体积比（P/S）为1/1（样品SP3）时，有最大荧光强度，P/S为2/7（样品SP1）时，有最佳余辉性能，余辉初始亮度可达7.28cd/m2，余辉时间253min；水醇体积比增加，体系凝胶时间增加，这主要被认为是Cl-亲核性变弱所致，另外样品荧光强度下降，余辉性能增加，其中当水醇体积比为6:4（样品SR2）时，有最佳余辉性能，余辉初始强度最大7.91cd/m2，余辉时间180min；凝胶温度升高，体系凝胶时间显著降低，当凝胶温度为60℃（样品SW4）时，体系凝胶时间可缩短至1~2min，但凝胶温度对样品荧光性能和余辉性能影响不大。 本文采用二步熔融法制备SrAl2O4:Eu2+,Dy3+长余辉玻璃，并研究发光粉掺量、熔制温度和时间、熔融气氛等因素对长余辉玻璃性能的影响。其中最佳工艺参数为：发光粉掺量10wt%，熔融温度800℃，熔融时间10min。该发光玻璃的荧光强度、余辉初始亮度、余辉时间分别约为发光粉的63%，63%和26%；引入还原气氛后SrAl2O4:Eu2+,Dy3+长余辉玻璃的荧光性能和余辉性能显著提高；另外硫磷酸盐体系SrAl2O4:Eu2+,Dy3+长余辉玻璃性能远远优于硼硅酸盐体系。 本文通过高温熔融法结合热处理工艺制备了ZnO-B2O3-SiO2-P2O5:Mn2+长余辉发光微晶玻璃，研究了P2O5取代量、Mn2+浓度等因素对ZBSP:Mn2+长余辉微晶发光玻璃性能的影响，并引入TeO2作为晶核剂，增强样品的余辉性能。结果表明：P2O5部分取代SiO2可以显著提高Mn2+在ZnO-B2O3-SiO2玻璃体系中的溶解度，改变析晶相组成，并使得ZBSP:Mn2+微晶玻璃由绿光发射向橙红色发光转变，但会降低热处理过程中的析晶能力，同时余辉性能下降；增加Mn2+离子浓度，有利于提升ZBSP:Mn2+微晶玻璃的荧光性能和余辉性能；TeO2作为晶核剂不会改变ZBSP:0.2Mn2+微晶玻璃中晶相组成和微观形貌，但能使样品的余辉性能显著增强，其中当TeO2为3mol%,热处理温度为750℃,热处理时间为12h（样品GT3）时，余辉性能最佳，余辉初始强度为1.12cd/m2，余辉时间大于7h。

目录

声明

第1章 绪论

1.1引言

1.2长余辉材料和长余辉玻璃的发展与研究现状

1.2.1长余辉材料的发展与研究现状

1.2.2长余辉发光玻璃的发展与研究现状

1.3长余辉材料和发光玻璃制备方法

1.3.1长余辉材料的制备方法

1.3.2长余辉玻璃的制备方法

1.4长余辉材料和发光玻璃的发光机理

1.4.1长余辉材料的发光机理

1.4.2长余辉玻璃的发光机理

1.5本文研究目的意义、主要内容以及创新性

1.5.1研究目的和意义

1.5.2研究内容

1.5.3创新性

第2章 实验部分

2.1实验原料

2.2实验仪器

2.3样品制备

2.3.1 SrAl2O4:Eu2+,Dy3+ 长余辉发光粉的制备

2.3.2 SrAl2O4:Eu2+,Dy3+ 长余辉发光玻璃的制备

2.3.3 ZnO-B2O3-SiO2-P2O5:Mn2+ 长余辉发光微晶玻璃的制备

2.4样品结构测试与性能分析

2.4.1红外光谱

2.4.2 X射线衍射

2.4.3激光粒度分析

2.4.4形貌分析

2.4.5荧光光谱

2.4.6余辉衰减曲线

第3章SrAl2O4:Eu2+, Dy3+长余辉发光粉的制备和性能表征

3.1引言

3.2 SrAl2O4:Eu2+, Dy3+长余辉发光粉的制备

3.3 SrAl2O4:Eu2+, Dy3+长余辉发光粉的性能表征

3.3.1烧成制度对样品性能影响

3.3.2环氧丙烷加入量对样品性能影响

3.3.3水醇体积比对样品性能影响

3.3.4凝胶反应温度对样品性能影响

3.3.5不同溶胶凝胶法样品对比

3.4本章小结

第4章SrAl2O4:Eu2+, Dy3+长余辉发光玻璃的制备和性能表征

4.1引言

4.2 SrAl2O4:Eu2+, Dy3+长余辉发光玻璃的制备

4.2.1基础玻璃组成设计

4.2.2 SrAl2O4:Eu2+, Dy3+长余辉发光玻璃的制备

4.3.1发光粉掺量对样品性能的影响

4.3.2熔融温度对样品性能的影响

4.3.3熔融时间对样品性能的影响

4.3.4熔融气氛对样品性能的影响

4.3.5不同玻璃体系对比

4.3.6本章小结

第5章 ZnO-B2O3-SiO2-P2O5:Mn2+长余辉发光微晶玻璃的制备和性能表征

5.1引言

5.2 ZnO-B2O3-SiO2-P2O5:Mn2+长余辉发光微晶玻璃的制备

5.3 ZBSP:Mn2+长余辉发光微晶玻璃的性能表征

5.3.1 P2O5含量对ZBSP:Mn2+长余辉发光微晶玻璃性能的影响

5.3.2 Mn2+浓度对ZBSP:Mn2+长余辉发光微晶玻璃性能的影响

5.3.3 TeO2含量对ZBSP:0.2Mn2+长余辉发光微晶玻璃性能的影响

5.3.4 热处理制度对ZBSP:0.2Mn2+长余辉发光微晶玻璃性能的影响

5.3.5本章小结

第6章 结论

致谢

参考文献

攻读学位期间获得与学位论文相关的科研成果目录