Dy3+掺杂的Y2O2S基白色长余辉发光材料的制备及性能研究

摘要

长余辉发光材料，它属于一种蓄能型功能材料，现普遍应用于疏散指示灯、装饰涂料、军事设施及医学系统等诸多领域。从实际应用的角度来讲，白色长余辉材料最适宜于用作照明光源，然而其性能却满足不了实际需求，因此制备色度纯，亮度高的白色长余辉材料成为当前研究工作的重点。考虑到Y2O2S基质性能的优越性以及Dy3+发射光谱的特殊性（其蓝光发射与黄光发射可以混合产生白光），因此本文大量的研究目的在于提高Dy3+掺杂的Y2O2S基白色长余辉发光材料的发光性能。
　　首先采用高温固相法合成了白色长余辉发光材Y2O2S∶Dy3+，M2+，Z4+并研究了不同M2+，Z4+种类及不同的Mg2+，Ti4+含量对材料性能的影响;然后以EDTA为络合剂，采用溶胶凝胶法制备了Y2O2S∶Dy3+，Mg2+，Ti4+白色长余辉发光材料。用X射线衍射仪、荧光分光光度计及微机热释光计量仪对样品进行测试，结果如下:
　　1、不同的M2+(Mg2+，Sr2+，Ca2+，Ba2+)，Z4+(Zr4+，Si4+，Ti4+，Nb4+)及Mg2+，Ti4+含量并没有改变基质的晶体结构（均为Y2O2S型化合物），没有改变Dy3+发射峰的位置，488nm的蓝光发射和577nm的黄光发射分别对应于Dy3+的4F9/2→6H15/2和4F9/2→6H13/2跃迁。其中Y2O2S∶1％ Dy3+，6％ Mg2+，6％ Ti4+发光材料余辉性能最佳，其色度坐标为(0.34，0.33)，余辉时间2160s(≥1 mcd/m2)。
　　2、采用溶胶凝胶法制备了Y2O2S∶Dy3+，Mg2+，Ti4+白色长余辉发光材料，结果表明:硫化温度在1200℃以下时，得到纯相的Y2O2S;激发和发射光谱表明，样品的宽带吸收峰（267nm）随着硫化温度的升高而发生红移，488nm和579nm两个主发射峰分别对应于Dy3+离子4F9/2→6H15/2，4F9/2→6H13/2的发射跃迁;硫化温度达到1200℃时，样品的色度坐标为(0.38，0.37)，陷阱深度为1.1eV，余辉时间为3900s(≥1mcd/m2)。
　　3、在1200℃下，采用溶胶凝胶法制备了白色长余辉发光材料Y2O2S∶XDy3+，Mg2+，Ti4+(X=0.5，1，1.5，2％ mol)，测试结果表明:Dy3+猝灭浓度为1％mol时，样品的余辉性能最佳。
　　4、为了进一步降低硫化温度，添加助溶剂。测试结果表明:以碳酸钠和磷酸钾为助溶剂，采用溶胶凝胶法合成的样品在1000℃时，表现出最佳的余辉性能，较(2)制备的样品，合成温度降低了200℃。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 长余辉发光材料简介

1．2 长余辉发光材料制备方法

1．3 白色长余辉发光材料研究现状

1．3．1 硫化物体系

1．3．2 铝酸盐体系

1．3．3 硅酸盐体系

1．4 本文选题的提出及研究内容

1．4．1 选题的提出

1．4．2 研究内容

第二章 实验设计与研究方法

2．1 实验设计

2．2 实验材料

2．3 实验仪器

2．4 工艺流程

2．4．1 高温固相法制备Y2O2S：Dy3+，M2+，Z4+白色长余辉发光材料

2．4．2 溶胶凝胶法制备Y2O2S：Dy3+，Mg2+，Ti4+白色长余辉发光材料

2．5 实验性能表征

2．5．1 XRD分析

2．5．2 荧光光谱

2．5．3 余辉性能

2．5．4 热释光曲线

第三章 高温固相法合成Y2O2S∶Dy3+，M2+，Z4+白色长余辉发光料

3．1 二价离子对Y2O2S∶Dy3+，M2+，Si4+发光性能的影响

3．1．1 不同二价离子对Y2O2S∶Dy3+，ME+，Si4+物相的影响

3．1．2 不同二价离子对Y2O2S∶Dy3+，M2+，Si4+发光光谱的影响

3．1．3 不同二价离子对Y2O2S∶Dy3+，M2+，Si4+余辉及热释光谱的影响

3．2 四价离子对Y2O2S∶Dy3+，Mg2+，Z4+发光性能的影响

3．2．1 不同四价离子对Y2O2S∶Dy3+，Mg2+，Z4+物相的影响

3．2．2 不同四价离子对Y2O2S∶Dy3+，Mg2+，Z4+发光光谱的影响

3．2．3 不同四价离子对Y2O2S∶Dy3+，Mg2+，Z4+余辉及热释光谱的影响

3．3 辅助激活离子量对Y2O2S∶Dy3+，Mg2+，Ti4+发光性能的影响

3．3．1 辅助激活离子量对Y2O2S∶Dy3+，Mg2+，Ti4+物相的影响

3．3．2 不同辅助激活离子量对Y2O2S∶Dy3+，Mg2+，Ti4+发光光谱的影响

3．3．3 不同辅助激活离子量对Y2O2S∶Dy3+，Mg2+，Ti4+余辉光谱的影响

第四章 溶胶-凝胶法合成Y2O2S∶Dy3+，Mg2+，Ti4+白色长余辉发光材料

4．1 不同硫化温度对Y2O2S∶Dy3+，Mg2+，Ti4+发光性能的影响

4．1．1 不同硫化温度下Y2O2S∶Dy3+，Mg2+，Ti4+粉体的物相分析

4．1．2 不同温度下Y2O2S∶Dy3+，Mg2+，Ti4+粉体的荧光光谱分析

4．1．3 不同温度Y2O2S∶Dy3+，Mg2+，Ti4+余辉及热释光谱的影响

4．2 不同Dy3+离子浓度对Y2O2S∶X Dy3+(X=0．5，1，1．5，2％)，Mg2+，Ti4+发光性能的影响

4．2．1 Y2O2S∶X Dy3+，Mg2+，Ti4+粉体的物相分析

4．2．2 Y2O2S∶X Dy3+，Mg2+，Ti4+粉体的荧光光谱分析

4．2．3 不同浓度对Y2O2S∶X Dy3+，Mg2+，Ti4+余辉光谱及热释光谱的影响

4．3 助熔剂对Y2O2S∶Dy3+，Mg2+，Ti4+发光性能的影响

4．3．1 实验方案

4．3．2 不同温度下Y2O2S∶Dy3+，Mg2+，Ti4+粉体的荧光光谱分析

4．3．3 不同温度下Y2O2S∶Dy3+，Mg2+，Ti4+粉体的余辉光谱分析

第五章 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士期间发表的论文