SiO2掺稀土Eu3+发光材料的制备与性能表征

论文摘要

采用溶胶凝胶法合成了SiO2干凝胶及稀土Eu3+掺杂的SiO2为基质主体的发光材料的前驱体后,用马弗炉和高温能量球磨机烧结制备发光材料。通过X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）及荧光分光光度计等技术对样品晶体结构、表面形貌、发光特性进行表征。实验研究了各种因素对材料性质的影响,并对两种方法进行比较。以正硅酸乙酯（TEOS）为硅源制备了SiO2干凝胶发光材料。研究了催化剂、加水量、反应时间和陈化温度对SiO2凝胶化时间的影响,确定实验方案：盐酸作为催化剂,H2O/TEOS=4,反应时间4 h,陈化温度80℃。研究了SiO2干凝胶的发光特性：SiO2发光强度随温度的升高而降低。用马弗炉制备Eu3+离子掺杂的SiO2发光材料,它的发射光谱包括峰值位于579 nm,590 nm,616 nm,654 nm和703 nm的可见光区。研究了不同掺杂浓度、煅烧温度及助熔剂对发射光强度的影响。结果表明：经900℃煅烧的样品发光强度最强；掺杂浓度在2.0%时Eu3+发光最强；助熔剂硼酸的加入可以有效提高Eu3+发光强度。用高温能量球磨机制备Eu3+离子掺杂的SiO2发光材料,通过球磨时间,球料比对发光性能影响的研究,确定实验条件：球料比为10：1,球磨时间2 h。煅烧温度,掺杂浓度对Eu3+发射光强度的影响为：600℃煅烧时粉体发光强度最强；掺杂浓度在0.2%～4.0%范围内没有出现浓度猝灭效应。对比两种煅烧方法,高温能量球磨机制备出的粉体的发光强度明显优于马弗炉煅烧的样品。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 发光材料的概述
• 1.1.1 材料的发光原理
• 1.1.2 发光材料的分类
• 1.1.3 发光材料的组成
• 1.1.4 光致发光材料的发光机理
• 1.2 稀土发光材料
• 1.2.1 稀土发光材料的发展史
• 1.2.2 稀土元素
• 1.2.3 稀土发光材料的制备方法
• 1.2.4 稀土发光材料的表征与测试
• 1.3 溶胶-凝胶法简介
• 1.3.1 溶胶-凝胶法的基本概念
• 1.3.2 溶胶-凝胶法的特点
• 1.3.3 溶胶-凝胶工艺过程
• 1.4 机械力化学法
• 1.4.1 机械力化学概述
• 1.4.2 机械力化学的研究现状及应用前景
• 1.5 二氧化硅干凝胶的发光机理
• 1.6 论文选题意义和研究内容
• 1.6.1 论文选题意义
• 1.6.2 研究内容
• 2发光材料及其性能表征'>第2章 溶胶-凝胶法制备SiO₂发光材料及其性能表征
• 2.1 溶胶-凝胶法
• 2.1.1 溶胶-凝胶法的基本原理
• 2凝胶的形成工艺对其结构的影响'>2.1.2 SiO₂凝胶的形成工艺对其结构的影响
• 2.2 实验试剂和仪器
• 2.2.1 实验试剂
• 2.2.2 实验仪器
• 2.3 实验
• 2干凝胶的制备'>2.3.1 SiO₂干凝胶的制备
• 2掺稀土Eu³⁺发光材料的制备'>2.3.2 SiO₂掺稀土Eu³⁺发光材料的制备
• 2.4 结果与讨论
• 2干凝胶实验方案的确定'>2.4.1 制备SiO₂干凝胶实验方案的确定
• 2干凝胶的性能测试结果'>2.4.2 SiO₂干凝胶的性能测试结果
• 2掺稀土Eu³⁺发光材料的性能测试'>2.4.3 SiO₂掺稀土Eu³⁺发光材料的性能测试
• 2.4.4 本章小结
• 2掺稀土Eu³⁺发光材料及其性能表征'>第3章:高温能量球磨法制备SiO₂掺稀土Eu³⁺发光材料及其性能表征
• 3.1 实验基本理论
• 3.1.1 机械化学法简介
• 3.1.2 机械化学反应的产生机制
• 3.1.3 机械力固相化学反应及其过程
• 3.1.4 机械力固相化学反应原理
• 3.1.5 高温能量球磨法介绍
• 3.2 实验试剂和仪器
• 3.2.1 实验试剂
• 3.2.2 实验仪器
• 3+发光材料的制备'>3.3 二氧化硅掺稀土Eu³⁺发光材料的制备
• 3.3.1 直接固相-高温能量球磨法
• 3.3.2 前驱体-高温能量球磨法
• 3.4 实验结果与讨论
• 3.4.1 直接固相-高温能量球磨法
• 3.4.2 前驱体-高温能量球磨法
• 3.4.3 烧结方法对比
• 3.4.4 本章小结
• 第4章 结论
• 参考文献
• 致谢