硅酸盐长余辉发光材料的制备及其性能研究

论文摘要

本文综述了长余辉材料的发展、现状,着重阐述了稀土掺杂硅酸盐长余辉发光材料的发展、现状、发光特性、制备方法和应用前景。以硅酸盐为基质的发光材料不仅有良好的化学稳定性和热稳定性,而且二氧化硅原料价廉、易得,烧结温度比铝酸盐体系低,因而具有广阔的应用前景。本论文选择Sr2MgSi2O7:Eu,Dy长余辉材料为制备和研究对象。采用微波辐射法,在活性碳提供的还原气氛下制备出Sr2MgSi2O7基长余辉发光材料,实验中所用的微波炉为家用型微波炉。通过改进以前研究者所用的盛料系统,提高了该系统的密封性和保温性,在不使用微波吸波剂的情况下,有效地缩短了反应时间并保护了炉体。借助X射线粉末衍射（XRD）、荧光光谱（PL）和亮度计等测试手段,对影响材料发光性能的因素进行了研究,确定了微波辐射法合成该材料的最佳条件,并与高温固相法进行了对比。该法制备出的发光粉在激发停止15s时余辉亮度为3760mcd/m2,余辉时间达17h。采用溶胶-凝胶法,在1100℃左右的温度下,合成了Sr2MgSi2O7:Eu2+,Dy3+长余辉材料,比较了该方法与高温固相法获得的长余辉粉体的光致发光行为和长余辉性能。高温固相法合成的粉体的余辉性能高于溶胶-凝胶法得到粉体,其原因在于高温固相合成在基质内部产生了更高浓度的电子陷进。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.1.1 发光材料的研究概况
• 1.1.2 发光材料的应用
• 1.1.2.1 灯用发光材料
• 1.1.2.2 显示用发光材料
• 1.1.2.3 光电子信息用发光材料
• 1.1.2.4 弱光指示及信息存储
• 1.1.3 国内外研究现状及发展趋势
• 1.2 长余辉材料的制备方法
• 1.2.1 高温固相法
• 1.2.2 溶胶－凝胶法
• 1.2.3 燃烧法
• 1.2.4 微波辐射法
• 1.2.5 共沉淀法
• 1.2.6 水热沉淀法
• 1.3 长余辉发光材料的基本机理
• 1.3.1 空穴转移模型
• 1.3.2 “隧穿”模型
• 1.3.3 双光子吸收模型
• 1.3.4 位型坐标模型
• 1.3.5 能量传递模型
• 1.3.6 Vk 模型
• 1.4 长余辉强度与时间的关系
• 1.5 长余辉材料的热释光
• 1.6 问题的提出及本文的工作
• 第2章 实验方法及测试
• 2.1 长余辉发光材料的制备
• 2.1.1 实验原料
• 2.1.2 实验设备
• 2.2 实验方法
• 2.2.1 微波辐射法制备长余辉材料
• 2.2.1.1 微波加热特性
• 2.2.1.2 微波炉盛料系统改进
• 2.2.2 高温固相法制备长余辉材料
• 2.2.3 溶胶－凝胶法制备长余辉材料
• 2.3 性能测试
• 2.3.1 X 射线衍射分析
• 2.3.2 荧光光谱
• 2.3.3 热重－差热分析
• 2.3.4 余辉衰减曲线
• 第3章 微波辐射法制备长余辉材料
• 3.1 实验步骤
• 3.2 实验结果与分析
• 3.2.1 微波加热功率对性能的影响
• 3.2.2 微波加热时间对性能的影响
• 3.2.3 激活剂加入量对性能的影响
• 3.2.4 微波法样品荧光光谱分析
• 3.2.5 微波法与固相法样品性能对比
• 3.2.6 微波法与固相法耗能与费时对比
• 3.3 本章小结
• 第4章 溶胶－凝胶法制备长余辉材料
• 4.1 引言
• 4.2 溶胶－凝胶法合成硅酸镁锶
• 4.3 实验结果与讨论
• 4.3.1 溶胶－凝胶的形成
• 4.3.2 干凝胶的热重－差热分析
• 4.3.3 样品的发光性能
• 4.3.4 样品的激发光谱和发射光谱
• 4.3.5 溶胶－凝胶法与高温固相法对比
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢