白色长余辉发光材料的合成及发光性质

长余辉发光材料因其节能环保的特点，在各个方面都有着广泛的应用。关于长余辉发光材料的研究，单色光发光体的研究较多。本文在单色光的基础上，按照互补光的原理，合成出两种基质、不同激活剂的白色长余辉发光材料。论文中详细研究了稀土掺杂对长余辉发光性能的影响，采用了两类不同的实验方法制备出发光性能较好的白色发光体。探索了稀土含量、合成温度、反应时间、助溶剂、球磨介质等工艺条件对磷光体发光性能的影响，并采用X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM），荧光光谱（FL）、余辉衰减和红外光谱（IR）等表征手段对发光体的结构和性能进行了研究与分析。本论文共分为五部分：绪论、实验与表征、高温固相法合成白色长余辉发光材料的分析讨论、凝胶-燃烧法合成白色长余辉发光材料的分析讨论和结论。第一部分对发光材料作了详细的介绍，包括概念、种类、应用等；对长余辉发光材料的研究体系、合成方法、应用范围以及发光的原理进行了详述；在此基础上，绪论还对白色长余辉发光材料的研究作了大致的介绍，并详述了选题依据与研究意义。实验表征中详细介绍了实验原料、实验设备以及实验的表征手段，作为以下两部分的实验基础。以三氧化二镝，二氧化硅，碱式碳酸镁，碳酸锶，硼酸为原料，采用高温固相法制备出基质为Sr2MgSi2O7，掺杂激活剂为Dy3+的白色长余辉发光材料。并系统的分析了Dy的掺杂含量、烧结温度和时间、球磨方式、助溶剂的添加等因素对其发光性能的影响。实验发现，Dy的掺杂含量会直接影响发光性能，只有在一定的掺杂浓度内，才会产生发光；也只有在一定的烧结温度和时间内才能成功得到发光性能好的发光体，不同的球磨介质也会对发光性能有一定的影响作用；助溶剂的添加会直接影响烧结温度和时间，进而影响发光性能。通过不同的实验表征，实验得到：该类发光体在350nm下的激发峰最强，此时的发射峰在470nm、490nm、575nm和680nm左右，这是在Dy的4f组态内发射，对应着4F9/2→6H15/2的蓝色（470nm和490nm）发射、4F9/2→6H13/2的黄色（575nm）发射和4F9/2→6H11/2的红色（680nm）发射。由光色互补，发出白光，而且亮度高，余辉时间长。但是通过扫描电子显微镜（SEM）对粉体进行粒度分析时，发现其粒度偏大。采用凝胶-燃烧法在相对较低的温度下合成了白色的长余辉发光材料SrAl2Si2O8：Eu2+，Dy3+，通过不同实验条件的探讨分析，并用X射线粉末衍射（XRD）测定其晶体结构和内部杂质，用荧光光谱（FL）测定其光谱性质。实验结果表明：Eu2+，Dy3+掺杂含量直接决定着发光的性能，只有将Eu2+，Dy3+掺杂含量在一定范围之内，才会产生发光；点火温度、尿素用量、还原温度及时间均直接影响样品的晶体结构，进而影响其发光性质。结果发现：SrAl2Si2O8：Eu2+，Dy3+的激发峰在270nm最强，在不添加助溶剂的情况下，发射峰在470nm和620nm左右；添加了助溶剂后，发射峰在390nm、470nm、580nm和620nm左右，这是Eu和Dy的4f组态内发射，对应着Dy的4H21/2→6H15/2的紫色（390nm）发射、Eu的4f65d1→4f7的蓝色（470nm）发射、Dy的4F9/2→6H13/2的黄色（580nm）发射和Dy的4F9/2→6H11/2的橙色（620nm）发射。通过扫描电镜（SEM）图像观察，凝胶燃烧法制备的磷光体，粒径较小，粉体松散，具有很强的发光强度和余辉性能。结论部分对前四部分进行了概述，包括两种发光体合成的最佳适宜条件、颗粒粒径和光谱性能等，总结全文。本论文采用高温固相法和燃烧合成法分别成功合成出不同基质和激活剂的白色长余辉发光材料，发光性能较好，为白色长余辉发光材料的发展提供了一定的理论指导意义。