稀土掺杂B2O3-ZnO-BaO-SiO2-Al2O3体系玻璃结构和发光性能研究

摘要

稀土掺杂发光玻璃具备很好的发光性能，能很好的替代传统荧光粉制作LED封装外壳。本论文采用氧化物高温熔融法制备了TiO2、Eu2O3以及Ag复合Eu2O3掺杂的B2O3-ZnO-BaO-SiO2-Al2O3体系玻璃，研究了三种组元对玻璃结构、结晶能力、微观形貌和发光性能的影响。具体内容如下：
　　（1）氧化物熔融法制备了TiO2掺杂的B2O3-ZnO-BaO-SiO2-Al2O3体系玻璃， FTIR表明TiO2能够有效促进玻璃网络结构中的[BO3]向[BO4]转变，增强玻璃网络结构，当TiO2掺入量达到7 mol％后，TiO2作为网络中间体开始以[TiO4]进入玻璃结构。DTA和XRD结果表明TiO2作为一种“成核剂”，能明显的降低该体系玻璃的结晶温度，增强玻璃的析晶能力，促进玻璃中析出金红石相。
　　（2）氧化物熔融法制备了 Eu2O3掺杂的B2O3-ZnO-BaO-SiO2-Al2O3体系玻璃，FTIR表明当 Eu2O3掺杂量较低时，Eu2O3能够有效促进玻璃网络结构中的[BO3]向[BO4]转变，增强玻璃网络结构。当Eu2O3掺杂量达到7 mol%时，玻璃网络结构中的[BO4]又向[BO3]转变，使玻璃结构变得不稳定。DTA和XRD结果表明Eu2O3提高了玻璃的Tg和Tc温度，却又在一定程度上增强了玻璃的析晶能力，影响玻璃中析出六硼酸锌（Zn4B6O13）相。玻璃的PL谱显示对应Eu3+的特征激发峰和发射峰，5 mol%掺杂时达到猝灭浓度，396 nm激发时对应较强红光发射，730oC退火10 h后，发光强度是未退火的2.3倍。
　　（3）选取发光性能最好的5 mol%Eu2O3掺杂体系，氧化物熔融法制备了Ag复合Eu2O3掺杂的B2O3-ZnO-BaO-SiO2-Al2O3体系玻璃，SEM发现纳米银颗粒粒径在50-100 nm左右，PL谱表明玻璃仍然对应Eu3+的特征激发峰和发射峰，玻璃在466 nm处出现明显的荧光增强效应，这归属于纳米银的等离子共振效应（SPR）。

目录

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第1章 绪论

1.1 引言

1.2 玻璃和发光玻璃

1.3 稀土离子发光

1.4 稀土离子掺杂发光玻璃

1.5 纳米Ag复合稀土离子掺杂发光玻璃

1.6 本论文的主要内容

第2章 实验部分

2.1 实验原料

2.2 实验仪器

2.3 实验结果表征仪器

第3章 TiO2掺杂对B2O3-ZnO-BaO-SiO2-Al2O3体系玻璃结构和性能影响

3.1 引言

3.2 样品制备

3.3 TiO2掺杂玻璃红外光谱分析

3.4 TiO2掺杂玻璃DTA分析

3.5退火对TiO2掺杂玻璃结晶行为影响

3.6 退火后玻璃样品显微结构分析

3.7 本章小结

第4章 Eu2O3掺杂对B2O3-ZnO-BaO-SiO2-Al2O3体系玻璃结构和发光性能影响

4.1 引言

4.2 样品制备

4.3 Eu2O3掺杂玻璃红外光谱分析

4.4 Eu2O3掺杂玻璃DTA分析

4.5 退火对Eu2O3掺杂玻璃结晶行为影响

4.6 退火后玻璃样品显微结构分析

4.7 Eu2O3掺杂玻璃光致发光谱分析

4.8 退火对Eu2O3掺杂玻璃发光行为影响

4.9 本章小结

第5章 Ag复合Eu2O3掺杂B2O3-ZnO-BaO-SiO2-Al2O3体系玻璃发光性能研究

5.1 引言

5.2 样品制备

5.3 Ag复合Eu2O3掺杂玻璃XRD分析

5.4 Ag复合Eu2O3掺杂玻璃SEM图

5.5 Ag复合Eu2O3掺杂玻璃吸收光谱分析

5.6 Ag复合Eu2O3掺杂玻璃光致发光谱分析

5.7 本章小结

第6章 结论

致谢

参考文献