全彩色蓄光材料的制备及发光性能研究

摘要

蓄光材料也称为长余辉发光材料,是白天能够吸收日光或紫外光,并将光能储存起来,当光线停止照射后能将储存的光能以可见光的形式释放出来的一种材料。目前,蓝、绿色长余辉材料已发展的比较成熟,而红色长余辉材料就其发光亮度和余辉时间,与上述两种颜色的材料性能相比还存在较大的差距。因此性能良好的红色长余辉材料的研制,具有重要的理论意义和实用价值。
　　 本课题拟采用一种全新的思路来制备红色长余辉材料:利用性能优良的蓝、绿色长余辉材料所发出的光作为激发光源,不断激发红色荧光材料,使之能够持续发射红光,从而间接得到红色长余辉材料。
　　 本论文选用一种有机染料罗丹明B、采用高温固相法合成两种无机材料Sr3Al2O6:Eu3+和氟锗酸镁:锰作为红色荧光材料,研究其发光性能并确定制备样品的最佳工艺路线。选用余辉性能良好的紫光(PLP-6)、蓝光(PLB-8B)和黄绿光(PLO-8B)长余辉材料与红光材料进行复合,研究配比对复合材料余辉性能的影响。
　　 通过自由基引发的本体聚合,制备出无色、透明、光学性能良好的PMMA,用其作混合试样的载体。罗丹明B的发光性能受所处化学环境的影响很大,在PMMA中易被峰值为555nm的黄绿光所激发,发射峰值为580nm的橙红色光。以PMMA为载体,罗丹明B(R)与黄绿色长余辉材料PLO-8B(G)的混合试样,在普通台灯照射下,关闭光源后,肉眼可观察到明显的红色余辉光。改变R与G的配比,可观察到不同颜色的余辉光。
　　 高温固相法制备Sr3Al2O6:Eu3+,可被可见光激发发射红光。在392nm和463nm激发下的线状发射峰,可归属为Eu3+离子的5DJ(J=0,1,2,3)→7FH(J=0,1,2,3,4,5)跃迁,以612nm和617nm附近对应于5D0→7F2的电偶极跃迁发光最强。样品本身的余辉效果不明显,选用蓝、紫色长余辉材料与Sr3Al2O6:Eu3+进行混配,余辉性能有所改善,初始光强有所提高,余辉时间得以延长。
　　 高温固相法制备氟锗酸镁:锰,其激发谱带可从280nm一直延伸到440nm,在可见光区具有强度较高的宽带激发峰,可被蓝、紫光所激发,发射出以657nm为最大发射峰的五个线状峰,这是由2E→4A2跃迁产生的Mn4+的特征发射峰。样品本身几乎不具备发射余辉光的能力,选用蓝(B)、紫色(V)长余辉材料与氟锗酸镁:锰(S)进行混配,混合试样可获得较好的发射红色余辉的性能。混合试样与纯的长余辉材料相比,监测波长为657nm的余辉衰减曲线图中两者的光强存在明显的差值,同时在余辉光谱中可观察到清晰的红色发光峰,这都有力地证实了课题的设计思路。将S和V以不同质量比进行混配,V的余辉发光不能全部用来有效激发S,随着S所占比例的上升,混合试样余辉所发射的复合光色彩越趋向于紫红色光区,质量比S:V为9:1左右时余辉效果比较理想,在1931CIE-xy色度图中的坐标值为(0.2302,0.0492)。

目录

文摘

英文文摘

第一章 前言

1.1 文献综述

1.1.1 发光及发光材料

1.1.2 长余辉发光材料

1.2 发光机理

1.2.1 发光材料的组成及其作用

1.2.2 发光材料的发光过程

1.2.3 有机化合物发光

1.2.4 长余辉材料发光机理

1.3 长余辉发光材料的制备

1.3.1 高温固相反应法

1.3.2 燃烧合成法

1.3.3 微波法

1.3.4 共沉淀法

1.3.5 其它方法

1.4 彩色光的三基色原理及CIE表色系统

1.4.1 彩色光的三基色原理

1.4.2 CIE-RGB表色系统

1.4.3 CIE-XYZ表色系统

1.5 本课题研究的意义、目的及主要内容

1.5.1 本课题研究的意义、目的

1.5.2 本课题研究的主要内容

第二章 实验

2.1 主要实验试剂

2.2 主要实验仪器

2.3 样品的制备

2.4 样品的测试与表征

2.4.1 X射线衍射图(以下简称XRD)

2.4.2 紫外灯激发观察

2.4.3 激发光谱

2.4.4 发射光谱

2.4.5 余辉光谱

2.4.6 余辉衰减曲线

第三章 有机染料罗丹明B的应用及其性能研究

3.1 紫色、蓝色和黄绿色长余辉材料性能的表征

3.1.1 晶体结构的测定

3.1.2 各长余辉材料的光学性能

3.2 罗丹明B粉体的发光性能及其与长余辉材料的混配

3.2.1 罗丹明B粉体的发光性能

3.2.2 罗丹明B粉体与长余辉材料的混配

3.3 以PMMA为载体罗丹明B的发光性能及其与长余辉材料的混配

3.3.1 以PMMA为载体的样品的制备

3.3.2 以PMMA为载体罗丹明B的发光性能

3.3.3 以PMMA为载体罗丹明B与长余辉材料的混配

3.4 本章小结

第四章 Sr3Al2O6:Eu3+的制备及其性能研究

4.1 高温固相法制备Sr3Al2O6:Eu3+

4.2 样品的性能测试与表征

4.2.1 晶体结构的测定

4.2.2 Sr3Al2O6:Eu3+的发光性能

4.2.3 Sr3Al2O6:Eu3+的余辉性能

4.3 结果与讨论

4.3.1 Eu的含量对Sr3Al2O6:Eu3+发光性能的影响

4.3.2 焙烧气氛对Sr3Al2O6:Eu3+发光性能的影响

4.3.3 保温时间对Sr3Al2O6:Eu3+发光性能的影响

4.3.4 焙烧温度对Sr3Al2O6:Eu3+发光性能的影响

4.4 Sr3Al2O6:Eu3+与长余辉材料的混配及其余辉性能

4.4.1 Sr3Al2O6:Eu3+与长余辉材料配比的选择

4.4.2 Sr3Al2O6:Eu3+与蓝色和紫色长余辉材料混配后余辉性能

4.5 本章小结

第五章 氟锗酸镁:锰的制备及其性能研究

5.1 氟锗酸镁:锰的制备

5.1.1 高温固相法制备氟锗酸镁:锰

5.1.2 实验条件的设定

5.2 样品的性能测试与表征

5.2.1 晶体结构的测定

5.2.2 氟锗酸镁:锰的发光性能

5.2.3 氟锗酸镁:锰的余辉性能

5.3 结果与讨论

5.3.1 放置方式对样品发光性能的影响

5.3.2 原料配比对样品发光性能的影响

5.3.3 不同工艺条件对样品发光性能的影响

5.4 氟锗酸镁:锰与长余辉材料的混配及其余辉性能

5.4.1 氟锗酸镁:锰与蓝色长余辉材料的混配及其余辉性能

5.4.2 氟锗酸镁:锰与紫色长余辉材料的混配及其余辉性能

5.4.3 氟锗酸镁:锰与紫色长余辉材料以不同质量比混配后的余辉性能

5.4.4 氟锗酸镁:锰与紫色长余辉材料混配样品的CIE表征

5.5 本章小结

第六章 结论

参考文献

致谢

硕士期间已发表的文章