氧化铝/蒙脱土发光材料的制备与发光机理研究

Al_2O_3论文 蒙脱土论文 稀土论文
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照明技术,显示技术以及光通讯技术已经是人们生活中不可缺少的一部分,而这些技术的发展离不开对稀土发光材料的研究,如何得到生产成本低,发光效率高,化学稳定性好以及使用寿命长的稀土发光材料是目前研究的重点。Al203具有热稳定性好,结构稳定和透明性好等优点,可用作稀土发光材料的基质材料,蒙脱土具有层状结构,由两层硅氧四面体和一层铝氧八面体组成,层间带有负电荷,具有独特的结构特性以及表面活性。本文研究了Al203/蒙脱土发光材料的制备工艺,探讨了工艺参数,材料发光性能,晶体结构以及发光机理,讨论了激活剂类型和浓度对发射光谱的变化的影响,利用不同添加剂来改善发光材料的发光性能,并对发光机理进行分析。论文主要内容及实验结果如下:1.对Al203/蒙脱土发光材料的制备工艺进行了研究,材料的最佳烧结工艺参数是Al203和蒙脱土的质量比为40:60,Eu2+的掺杂量为5%,在1400℃还原条件下,保温2h进行烧结,即可得到发光性能最佳的Al203/蒙脱土:Eu2+蓝色发光材料,其发射光谱为380-600nm的宽峰组成,对应于Eu2+的4f65d→4f7宽带允许跃迁。2.研究了Al203/蒙脱土发光材料样品单掺杂Eu2+、Sm3+、Tb3+和Ce3+,以及双掺杂Eu2+-Sm3+,Eu2+-Ce3+,和Eu2+-Tb3+对材料发光性能的影响。其中Eu2+和Tb3+共掺杂样品在紫外光激发下发蓝色光,Eu2+将能量传递给Tb3+,计算了两种离子之间非辐射共振能量传递的临界距离为0.8784nm,属于电四极对电四极引起的共振能量传递。样品最佳配比为Al203/蒙脱土5mol%Eu,5mol%Tb。3.研究了将不同价态阳离子化合物及添加到Al203/蒙脱土:Eu2+发光材料中,观察发光性能的变化。其中,NaF和Y203起到了助熔剂的作用,K+作为电荷补偿离子,平衡晶格中电荷缺陷,Mg2+可与基质物质发生反应生成新相MgAl2O4,这些添加剂的加入都使样品的发光强度有所提高。4.探索了微波法不同烧结工艺和溶胶-凝胶法对制备Al203/蒙脱土:Eu2+蓝色发光材料的影响。得出微波一步法在800W高火档加热60min的样品的发光性能最好,对比三种烧结方法,高温固相法发光强度高,样品颗粒大,而微波法保温时间短,能耗较低。
摘要第4-6页
ABSTRACT第6-8页
第一章 绪论第15-27页
    1.1 发光简介第15-16页
    1.2 发光材料的组成第16页
    1.3 发光材料的基质第16-19页
        1.3.1 氧化铝介绍第16-18页
        1.3.2 其他基质的介绍第18页
        1.3.3 蒙脱土介绍第18-19页
    1.4 发光材料的添加剂第19-20页
        1.4.1 以氧化物作为添加剂第19页
        1.4.2 以非氧化物作为添加剂第19-20页
    1.5 发光材料的激活剂第20-22页
        1.5.1 稀土离子激活剂第20-21页
        1.5.2 非稀土离子激活剂第21-22页
        1.5.3 双掺杂激活剂第22页
    1.6 制备工艺第22-24页
        1.6.1 高温固相法第22-23页
        1.6.2 溶胶-凝胶法第23-24页
        1.6.3 微波法第24页
        1.6.4 其他制备工艺第24页
    1.7 课题立论、目的和意义第24-25页
    1.8 本课题的主要研究内容第25-27页
第二章 实验部分第27-33页
    2.1 实验原料与仪器第27-28页
    2.2 实验方法第28-31页
        2.2.1 高温固相法制备Al_2O_3/蒙脱土:Eu~(2+)发光材料第28-30页
        2.2.2 微波法的制备工艺流程第30页
        2.2.3 溶胶-凝胶法的制备工艺流程第30-31页
    2.3 样品表征第31-33页
第三章 固相法制备AL_2O_3/蒙脱土:EU~(2+)发光材料第33-43页
    3.1 AL_2O_3/蒙脱土:Eu~(2+)发光材料的基质第33-35页
    3.2 烧结温度的影响第35页
    3.3 激活剂含量的影响第35-36页
    3.4 保温时间的影响第36-37页
    3.5 XRD分析第37-39页
    3.6 SEM分析第39页
    3.7 发光机理的分析第39-40页
    3.8 结构分析第40-42页
    本章小结第42-43页
第四章 激活剂和添加剂发光材料性能研究的影响第43-61页
    4.1 单掺杂不同激活剂对发光性能的影响第43-47页
        4.1.1 紫外激发下的发光性能第43-45页
        4.1.2 单掺杂发光性能分析第45-47页
    4.2 双掺杂激活剂对发光性能的影响第47-51页
        4.2.1 Al_2O_3和蒙脱土:Eu~(2+),Sm~(3+)双掺杂样品的发光性能第47-48页
        4.2.2 Al_2O_3和蒙脱土:Eu~(2+),Ce~(3+)双掺杂样品的发光性能第48-50页
        4.2.3 Al_2O_3/蒙脱土:Eu~(2+),Tb~(3+)双掺杂样品的发光性能第50-51页
    4.3 TB~(3+)含量改变对发光性能的影响第51页
    4.4 XRD分析与能量传递机理第51-54页
    4.5 不同价态的阳离子对发光性能的影响第54-58页
        4.5.1 一价阳离子第54-55页
        4.5.2 二价阳离子第55-57页
        4.5.3 三价阳离子第57-58页
    本章小结第58-61页
第五章 微波法和溶胶-凝胶法制备AL_2O_3/蒙脱土:EU~(2+)发光材料第61-75页
    5.1 微波工艺对发光性能的影响第61-66页
        5.1.1 一步法烧结第61-63页
        5.1.2 二步法烧结第63-65页
        5.1.3 DTA/TG分析结果第65-66页
        5.1.4 SEM分析第66页
    5.2 溶胶-凝胶法对发光性能的影响第66-69页
        5.2.1 烧结温度的影响第66-68页
        5.2.2 SEM分析第68-69页
    5.3 不同烧结方法制备AL_2O_3/蒙脱土:Eu~(2+)发光材料的对比第69-73页
        5.3.1 发光强度对比第69-70页
        5.3.2 样品颗粒粒径对比第70页
        5.3.3 红外分析第70-71页
        5.3.4 XRD对比第71-73页
    本章小结第73-75页
第六章 结论第75-77页
参考文献第77-83页
致谢第83-85页
研究成果及发表的学术论文第85-87页
作者和导师简介第87-88页
附件第88-89页
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