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《太原理工大学》 2010年
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蓝色长作辉发光材料SrAl_4O_7:Eu~(2+),Dy~(3+)的制备及发光特性

刘云庆  
【摘要】: 稀土激活碱土金属铝酸盐发光材料是20世纪90年代发展起来的新型发光材料。被广泛用于紧急照明、军事和工艺美术等方面。由于目前工业化生产多数为黄绿色或蓝绿色,这些材料的发光颜色过于单一,已不能满足人们的需求。目前,具有优良余辉性能的蓝色铝酸盐长余辉发光材料已成为研究热点,而SrAl_4O_7:Eu~(2+)作为一种蓝色长余辉发光材料,具备铝酸盐长余辉发光材料的优良特性,越来越受到人们的重视。 本文以SrCO3、Al(OH)3、Eu_2O_3、Dy_2O_3、H_3BO_3为原料,采用高温固相法制备了SrAl_4O_7:Eu~(2+),Dy~(3+)蓝色长余辉发光材料,利用XRD表征发光粉的晶体结构、利用荧光分光光度计和照度计测试发光粉的发射峰值和余辉特性。详细研究了Al/Sr摩尔比、烧结温度、升温速率、Eu~(2+)掺杂浓度、Dy~(3+)掺杂浓度、H_3BO_3掺杂量对SrAl_4O_7:Eu~(2+),Dy~(3+)蓝色长余辉发光材料的物相组成和发光性能的影响,考查了SrAl_4O_7:Eu~(2+),Dy~(3+)蓝色长余辉发光材料的最佳合成工艺,并探讨了xSrO·yAl_2O_3:Eu~(2+),Dy~(3+)体系的余辉机理。 实验结果表明,Al/Sr摩尔比、烧结温度、升温速率严重影响着SrAl_4O_7:Eu~(2+),Dy~(3+)蓝色长余辉发光材料的物相组成。Al/Sr摩尔比在3.5到4.3的范围内,样品的物相按Sr_4Al_(14)O_(25)→SrAl_4O_7→SrAl_(12)O_(19)的顺序变化,当Al/Sr摩尔比为3.9时,合成的发光粉主相为SrAl_4O_7。当烧结温度从1300℃升高到1500℃时,样品的物相由富锶相逐渐向富铝相转变,在1400℃时样品的主相变为SrAl_4O_7。当升温速率按2~6℃/min变化时,样品的物相按SrAl_(12)O_(19)→SrAl_4O_7→Sr_4Al_(14)O_(25)的顺序变化,以4℃/min升温到1400℃时,得到发光粉的主相为SrAl_4O_7。 Eu~(2+)掺杂浓度的变化不影响SrAl_4O_7:Eu~(2+),Dy~(3+)蓝色长余辉发光材料的物相组成。随着Eu~(2+)掺杂浓度的增加,样品的初始亮度和余辉时间先增大后减少。当Eu~(2+)的掺杂量的摩尔分数为Sr的3%时,样品的初始亮度最高,余辉时间最长。随着Dy~(3+)的掺杂浓度的增加,样品的初始亮度和余辉时间的变化表现为先增大后减少,当Dy~(3+)的掺杂量的摩尔分数为Sr的3%时,样品的发光性能最好。 助熔剂H_3BO_3的掺杂浓度对SrAl_4O_7:Eu~(2+),Dy~(3+)蓝色长余辉发光材料的物相组成及发光性能有很大的影响。结果表明,H_3BO_3的加入量为Al摩尔分数的5%时,有助于SrAl_4O_7相的合成,同时提高了SrAl_4O_7:Eu~(2+),Dy~(3+)的初始亮度和余辉时间。 经对比实验,确定了高温固相法制备SrAl_4O_7:Eu~(2+),Dy~(3+)蓝色长余辉发光材料的最佳配方:Sr_(0.94)A_(l3.9)O_7:0.03Eu~(2+),0.03Dy~(3+),助熔剂H_3BO_3掺杂量的摩尔分数为Al的5%;最佳工艺参数:烧结温度为1400℃,升温速率为4℃/min,恒温时间为2小时。样品的发射峰位于480 nm,余辉时间为586 min(≥1mcd/m2),初始亮度为12230 mcd/m~2。 根据电子-空穴理论结合能带传输模型,探讨了铝酸锶长余辉发光材料的余辉机理,本文提出一种新的电子传输模型,该模型合理解释了Eu~(2+)、Dy~(3+)和B~(3+)共掺杂铝酸锶长余辉发光材料基质中Eu~(2+)的4 f~65d~1→4f~7跃迁所产生的长余辉现象。
【学位授予单位】:太原理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:O482.31

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【参考文献】
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