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《苏州大学》 2010年
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BaBPO_5中Sm~(2+)还原与稳定性研究

赵婉雪  
【摘要】: 自从稀土离子中Sm~(2+)的掺杂材料实现了室温的永久光谱烧孔现象(PSHB),便引起了人们广泛的研究兴趣。通常,Sm离子在基质中稳定的价态是三价,必须把Sm~(3+)还原为Sm~(2+)离子。最常用的制备方法是在还原气氛下烧结制备材料。另外,Sm~(3+)在X射线或高密度飞秒激光辐射下也可以实现Sm~(3+)的还原。这两种还原方法,各有优势,通过对比两种方法还原后样品的发光性能以及稳定性,可为PSHB材料制备选定还原手段提供数据上的支持。 本课题采用BaBPO5作为研究基质,在基质中掺杂Sm~(3+)离子,实验采用高温固相反应法合成样品,通过高温还原气氛(H2 /He)煅烧和X射线照射法实现Sm~(3+)至Sm~(2+)的还原,表征BaBPO5基质中Sm~(2+)离子发光性能,对样品进行光漂白效果和热稳定性测试,研究两种不同的还原机理和稳定性。 论文第二章为实验部分,通过高温固相法合成BaBPO5样品。介绍了本课题所采用的一系列测试方法,如X射线粉末衍射测试,扫描电子显微镜形貌分析,红外吸收光谱,激发和发射光谱,发光衰减等等。 论文第三章研究了Sm~(3+)的两种还原方法,并对其进行了发光表征。常温下制备的Sm掺杂BaBPO5得到的样品为三价。文章制备Ba1-xSmxBPO5 (x=0-0.1, 0-10%)样品,分析了Sm~(3+)离子的发光特征和发光猝灭。采用高温还原气氛(H2 /He)煅烧和X射线照射法还原Sm~(2+)离子。实验发现,两种方法均可有效地实现在BaBPO5基质中Sm~(3+)→Sm~(2+)的还原,而发光和衰减测试效果表明:利用两种方法得到的Sm~(2+)具有不同的发光特性。 第四章对Sm~(2+)的光漂白效应和热稳定性进行了研究。在488 nm的Ar+激光照射下,两种方法得到的Sm~(2+)的发光强度均降低,即均具有光漂白作用,但X射线辐照还原的5D0→7F0跃迁发光强度在120 min内衰减了52%,而H2还原后的样品只减弱到了初始强度的10%左右。因此,在BaBPO5之中Sm~(2+)的发光和稳定性强烈地依赖于其制备方法。 在第五章中,论文通过热释光和光诱导吸收测试分析探讨了Sm~(2+)的还原机理。在氢气还原气氛下,Sm~(2+)的还原过程较为简单,多来自于BBP基质的本征缺陷存在,例如:由于B和O挥发形成的空位缺陷(VB)”’,和(Vo)···以及离子置换形成的缺陷(PB)···。而X射线辐照还原后,样品的缺陷更加丰富而且不稳定,BaBPO5在空气中烧结,Sm是以Sm~(3+)离子的形式进入基质晶格,然后在X射线的辐照下还原为Sm~(2+)离子。 虽然Sm~(2+)离子掺杂硼磷酸盐发光的探索越来越受到关注,但直至目前,据本人了解,还仍然没有利用X射线方法实现BaBPO5中Sm~(2+)离子还原的报道,本课题不但实现了X射线和H2气氛下的Sm~(2+)离子的还原,更深入探讨了还原机理,为这一领域做出贡献。
【学位授予单位】:苏州大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:O611.3

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