稀土掺杂硼酸盐、钼酸盐荧光粉的制备及其光致发光性质的研究

摘要

随着科学技术和物质生活的不断进步,对高品质荧光粉的要求逐渐提高。目前应用最广泛的是稀土三基色荧光粉,其中主要是由Eu3+、Eu2+、Tb3+或Mn2+等离子激活的硅酸盐、硼酸盐或铝酸盐等基质材料。其中红色荧光粉存在着发光效率低,单色性不好等缺点,因此对红粉的开发成为研究的热点之一。而基质材料的种类是影响发光效率的关键因素,因此对新型基质材料、合成方法的开发也是研究的热点之一。
　　本文利用水热法在低温下制备了YBO3:Eu3+、CaMoO4:Eu3+、NaY(MoO4)2:Eu3+、Zn4O(BO2)6:Tb3+,Ce3+4种荧光粉,通过XRD、SEM、PL、FT-IR及EDS等手段测定并表征了4种荧光粉的结构形貌及其发光性质,并探讨了稀土掺杂浓度及敏化离子对产物发光性能的影响。
　　通过稀土Eu3+离子掺杂制备了硼酸盐和钼酸盐基质红色荧光粉,基质材料的品格结构会影响Eu3+离子的跃迁选择。CaMoO4和NaY(MoO4)2基质为非对称的晶格结构,Eu3+离子的加入促进了晶格的混乱程度,从而促进了5Do→7F2的电偶极跃迁,因此主发射峰为615 nm的红光发射:而在YBO3基质中,由于Eu3+离子进入晶体后占据着反演对称中心的格位,5D0→7F1的磁偶极跃迁较强,因此以593 nm的橙光发射峰为主。高浓度的Eu3+离子会发生浓度猝灭效应,文中通过实验找到了3种荧光粉的最佳Eu3+离子掺杂浓度,并对不同激发光下的荧光光谱及红橙比进行了比较。
　　以Zn4O(BO2)6为基质掺杂稀土Tb3+离子制备了Zn4O(BO2)6:Tb3+绿色荧光粉,通过荧光光谱分析,结果表明产物有2条较明显的发射峰,其中545 nm的绿光强度最大,492 nm的发射峰次之;当共掺杂Ce3+离子后,Zn4O(BO2)6:Tb3+,Ce3+的吸收谱带红移到Ce3+离子的吸收谱带,山于Ce3+离子敏化作用,使其发光强度增加数倍。同时考察了Tb3+离子与Ce3+离子的掺杂比例对发光的影响,结果表明Tb3+:Ce3+=1:2为最佳的共掺杂比例。

目录

文摘

英文文摘

第1章 文献综述

1.1 荧光粉的简介

1.2 光致发光现象

1.3 发光材料的应用

1.3.1 灯用发光材料

1.3.2 显示用发光材料

1.3.3 其他用途

1.4 稀土离子的发光

1.4.1 稀土元素的电子层结构的特点和价态

1.4.2 部分稀土离子的发光性质

1.5 硼酸盐基质发光材料

1.5.1 硼酸盐发光材料的种类

1.5.2 硼酸盐发光材料中常用的激活剂

1.5.3 硼酸盐荧光粉中的能量传递

1.5.4 硼酸盐发光材料的发展现状

1.6 钼酸盐基质发光材料

1.6.1 钼酸盐基本性质

1.6.2 钼酸盐的常舰应用

1.6.3 钼酸盐基质发光材料

1.6.4 钼酸盐发光材料的发展前景

1.7 荧光粉的制备方法

1.7.1 固相法

1.7.2 气相法

1.7.3 液相法

1.8 立题依据

第2章 YBO3:Eu3+荧光粉的水热制备及其发光性质

2.1 前言

2.2 实验部分

2.2.1 仪器与试剂

2.2.2 实验部分

2.3 结果与讨论

2.3.1 荧光粉基质材料的表征

2.3.2 掺杂Eu3+离子的YBO3荧光粉的表征

2.3.3 Ca2+离子对YBO3∶Eu3+荧光粉的影响

2.4 本章小结

第3章 CaMoO4∶Eu3+的水热制备及发光性质

3.1 前言

3.2 实验部分

3.2.1 仪器与试剂

3.2.2 溶液的配制

3.2.3 CaMoO4基质材料的制备

3.2.4 掺杂Eu3+的CaMoO4荧光粉CaMoO4∶Eu3+的制备

3.3 结果分析

3.3.1 XRD分析

3.3.2 SEM分析

3.3.3 荧光光谱分析

3.4 本章小结

第4章 NaY(MoO4)2∶Eu3+荧光粉的水热制备及发光性质

4.1 前言

4.2 实验部分

4.2.1 仪器与试剂

4.2.2 溶液的配制

4.2.3 NaY(MoO4)2基质的制备

4.2.4 掺杂Eu3+的NaY(MoO4)2荧光粉NaY(MoO4)2∶Eu3+的制备

4.3 结果处理

4.3.1 XRD结果

4.3.2 SEM分析

4.3.3 荧光光谱分析

4.4 本章小结

第5章 Zn4O(BO2)6光致发光材料的制备及发光性质

5.1 前言

5.2 实验部分

5.2.1 仪器与试剂

5.2.2 实验步骤

5.3 结果与讨论

5.3.1 结构表征

5.3.2 产物的SEM分析

5.3.3 稀土掺杂Zn4O(BO2)6的发光性质

5.4 本章小结

论文总结

参考文献

致谢

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