纳米铝酸锶长余辉发光粉体的制备研究

摘要

本文采用一种新颖的合成方法——共沉淀法结合水热处理制备了发光性能优良的纳米级SrAl<,2>O<,4>：Eu<'2+>，Dy<'3+>和Sr<,4>Al<,14>O<,25>：Eu<'2+>，Dy<'3+>长余辉发光粉体。 含有Sr、Al、Eu和Dy等离子的混合溶液在50～80℃下与(NH<,4>)<,2>CO<,3>溶液反应形成前驱体悬浮液，将其在140～240℃下水热处理，产物经洗涤干燥后在1100～1300℃煅烧得到SrAl<,2>O<,4>：Eu<'2+>，Dy<'3+>和Sr<,4>Al<,14>O<,25>：Eu<'2+>，Dy<'3+>(煅烧时存在H<,3>BO<,3>)。系统研究了原料配比、反应温度、水热处理温度和时间、加料方式、煅烧温度以及pH对粉体形貌和发光性能的影响，利用多种先进测试手段对所得粉体进行了表征，取得了如下实验结果。 产物颗粒的形貌呈长条形、圆形或片状，尺寸范围为50～300nm。当粉体经紫外灯(功率175w，波长365nm)激发10min并静置暗处10min后，亮度最高可达300mcd/m<'2>。与直接煅烧获得的粉体相比，水热处理粉体煅烧后不仅颗粒尺寸小、粒度分布均匀而且发光性能(亮度和余辉)更优异；在相同原料配比和煅烧条件下，与固相法相比，本方法更易得到目标产物且产物发光亮度更强；反应温度和水热处理温度对粉体的发光性能影响较大，亮度随温度的升高先增大后减小，反应温度60℃，水热处理温度200℃是本研究的最适宜反应条件；随反应体系的pH升高粉体发光更亮，pH=9.5时最亮；粉体的发光性能随煅烧温度升高而更优良；加料方式显著影响发光粉体的形貌及发光亮度，向组成离子混合溶液中滴加沉淀剂可得到片状发光粉体，而两种物料同时加入可得到长条形粉体，两种物料同时快速混合可得到长条状且发光最亮的粉体。原料中Sr/Al摩尔比影响发光粉体的余辉性能，当从初始0.3减小到0.2时，产物的余辉性能逐渐减弱；H<,3>BO<,3>的添加不仅起到了助溶剂的作用，而且使Sr<,4>Al<,14>O<,25>：Eu<'2+>，Dy<'3+>更易在低温下获得，粉体的发光性能也得到提高。

目录

文摘

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第一章文献综述

1.1长余辉发光材料简介

1.2长余辉发光材料的发展历史和研究现状

1.3长余辉发光材料的发光机理

1.3.1空穴转移模型

1.3.2位型坐标模型

1.3.3电子陷阱模型

1.4常见长余辉发光材料类型及铝酸锶发光材料性质

1.4.1硫化物长余辉发光材料

1.4.2铝酸盐长余辉材料

1.4.3硅酸盐长余辉发光材料

1.4.4红色长余辉发光材料

1.5长余辉发光材料的制备方法

1.5.1高温固相反应法

1.5.2溶胶-凝胶法

1.5.3燃烧合成法

1.5.4水热合成法

1.5.5共沉淀法

1.5.6微波辐射法

1.6长余辉发光材料的应用

1.7长余辉发光材料的基本组成与作用

1.7.1 基质

1.7.2激活剂和辅助激活剂

1.7.3电荷补偿剂

1.7.4辅助添加剂

1.8影响长余辉发光材料发光效果的因素

1.8.1激活剂浓度的影响

1.8.2温度的影响

1.8.3基质化学组成的影响

1.8.4 B2O3的影响

1.8.5晶体配位场的影响

第二章研究目的、意义和内容

2.1研究的目的

2.2研究的主要内容

2.3本课题研究的意义

2.4研究的方案及方法

2.4.1实验原料与设备

2.4.2合成实验过程

2.4.3分析方法及产物表征

2.4.4工艺条件的选择和优化

2.5存在的问题与课题创新点

第三章SrAl2O4：Eu2+，Dy3+的制备与性能研究

3.1引言

3.2实验部分

3.3结果与讨论

3.3.1共沉淀结合水热法与共沉淀法粉体对比

3.3.2反应温度对前驱体形貌和产物发光性能的影响

3.3.3水热处理条件对产物形貌及发光性能影响

3.3.4 pH对粉体形貌和发光性能的影响

3.3.5 H3BO3含量对产物物相和发光性能的影响

3.3.6煅烧温度对产品形貌及发光性能的影响

3.4本章小结

第四章Sr4Al14O25：Eu2+，Dy3+的制备与性能研究

4.1前言

4.2实验部分

4.3结果与讨论

4.3.1 H3BO3含量对产物物相及发光性能的影响

4.3.2沉淀结合水热法和固相法粉体的对比

4.3.3加料方式对产物形貌和发光性能的影响

4.3.4原料Sr/Al对产物物相及发光性能的影响

4.4本章小结

第五章结论

参考文献

致谢

研究成果及发表的学术论文

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