稀土掺杂四硼酸钇铝荧光粉的制备与性能研究

摘要

四硼酸铝钇(YAl3(BO3)4，YAB)以其优异的力学、热学和光学性能，而在发光材料和激光材料领域具有广阔的应用前景。本论文对稀土离子掺杂的YAB红光及绿光荧光粉进行了研究，讨论了粉体合成、制备工艺、结构与性能之间的关系，取得的结果如下： 1、分别采用固相合成法、硝酸盐热分解法和溶胶-凝胶燃烧法制备了YAB粉体。通过X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)分析了所得粉体的物相和形貌。结果表明：三种方法合成YAB纯相的最低温度依次为：1200℃、1100℃和1000℃，且制备过程中硼酸的最佳用量分别为140％、120％和120％。另外，对溶胶-凝胶燃烧法中硝酸盐和柠檬酸的比值对合成粉体的影响进行了研究。SEM分析显示，当为二者比值为1:1.5时合成的YAB粉体粒度均匀，且粉体具有较好的分散性。 2、采用上述三种方法分别合成了(Y，Gd)Al3(BO3)4:Eu3+荧光粉，研究了合成方法，稀土离子的性质和浓度等因素对其粉体发光性能的影响。结果表明：溶胶-凝胶燃烧法、硝酸盐热分解法和固相合成法所合成的荧光粉发光强度依次降低；对于溶胶-凝胶燃烧法所制备的(Y，Gd)Al3(BO3)4:Eu3+荧光粉，Eu3+的最佳掺杂浓度为18％；且随着Gd3+浓度的增加，Eu3+的发射强度先增大而后减小，当掺杂浓度为75％时强度最大。 3、采用溶胶-凝胶燃烧法在1100℃下合成了纯相(YGd)Al3(BO3)4:Tb3+粉体，研究了Tb3+和Gd3+掺杂量对荧光粉性能的影响。结果表明：随着Tb3+浓度的增大，所合成粉体的发光强度先增大后减小，Tb3+的猝灭浓度为25％；在Tb3+浓度确定时，其发射强度随着Gd3+掺杂量的增大而增大。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1引言

1.2稀土掺杂荧光粉概述

1.2.1稀土离子概述

1.2.2荧光粉的发光机理

1.2.3稀土掺杂荧光粉的发展及研究意义

1.3LnAl3(BO3)4(Ln=Y,Eu，Tb)荧光粉

1.3.1 YAB的结构与性质

1.3.2 Eu3+离子掺杂的YAB基荧光粉(YAB：Eu3+)

1.3.3 Tb3+离子掺杂的YAB基荧光粉(YAB：Tb3+)

1.4 YAB粉体的合成方法

1.4.1固相反应法

1.4.2溶胶-凝胶法

1.4.3燃烧法

1.4.4喷雾热解法

1.5本论文的研究内容

第二章YAB粉体的制备与表征

2.1引言

2.2固相法制备YAB粉体

2.2.1实验过程

2.2.2结果分析

2.3硝酸盐热分解法制备YAB粉体

2.3.1实验过程

2.3.2结果分析

2.4溶胶-凝胶燃烧法制备YAB粉体

2.4.1实验过程

2.4.2结果分析

2.5本章小结

第三章(Y,Gd)Al3(BO3)4：Eu3+红光荧光粉的合成及其发光性能研究

3.1引言

3.2实验过程

3.2.1实验原料

3.2.2实验步骤

3.2.3粉体的表征方法

3.3结果分析

3.3.1物相与相貌分析

3.3.2激发光谱与发射光谱分析

3.3.3制备方法对YAl3(BO3)4：Eu3+光谱性能的影响

3.3.4 Eu3+掺杂浓度对YAl3(BO3)4：Eu3+光谱性能的影响

3.3.5 Gd3+掺杂浓度对Y0.95-xGdxAl3Eu0.05(BO3)4光谱性能的影响

3.4本章小结

第四章(Y,Gd)Al3(BO3)4:Tb3+绿光荧光粉的合成及其发光性能研究

4.1引言

4.2实验过程

4.2.1实验原料

4.2.2实验过程

4.2.3粉体的表征方法

4.3结果分析

4.3.1物相与相貌分析

4.3.2激发光谱与发射光谱分析

4.3.3Tb3+掺杂浓度对YAl3(BO3)4：TD3+发光性能的影响

4.3.4 Gd3+掺杂浓度对(Y，Gd)Al3(BO3)4：Tb0.1光谱性能的影响

4.4本章小结

第五章结论与展望

5.1结论

5.2展望

致 谢

参考文献

研究成果