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《中南大学》 2006年
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稀土转光玻璃的合成及荧光性质的研究

石鹏途  
【摘要】: 农用转光材料近几年发展迅速。传统的转光膜能够改善农作物的品质,实现增产增收,但是转光膜的耐候性和后加工性能较差,加之废弃的转光膜易造成环境污染,因而,转光膜在应用上受到了限制。本文的创新之处是合成了一类新型的转光玻璃,这种转光玻璃有望成为一类新型的转光材料。 1.在空气气氛中合成了CaO-B_2O_3-SiO_2:Eu~(3+)玻璃体系。采用逐点搜索法研究了体系的玻璃形成区、用XRD研究了合成温度、利用红外光谱研究了玻璃的网络结构;研究了玻璃体系中Eu~(3+)的激发光谱和发射光谱,归属了相应的跃迁发射;研究了掺杂Eu~(3+)浓度对其发光强度的影响;研究了Eu~(3+)的发光强度与玻璃厚度的关系。 2.在还原气氛中合成了CaO-B_2O_3-SiO_2:Eu~(2+)玻璃体系。研究了该玻璃体系中Eu~(2+)的激发光谱和发射光谱,并归属了其相应的跃迁发射;研究了掺杂Eu~(2+)浓度对其发光强度的影响;研究了合成条件与Eu离子在玻璃中发光性质的关系;研究了玻璃中Eu~(2+)的ESR性质,证实了玻璃体系中Eu~(2+)的存在,得到了玻璃体系中Eu~(2+)的能级图。 3.在空气中用常规的高温合成法合成了CaO-B_2O_3-SiO_2:Sm~(3+)玻璃。研究了这种玻璃的激发光谱和发射光谱,合理归属了各谱项和跃迁;研究了荧光强度与激活剂离子Sm~(3+)浓度的关系;我们研究了激发波长与玻璃中的Sm~(3+)在605nm和650nm处发光强度比的关系;研究了Sm~(3+)的掺杂浓度与荧光强度比I_(650)/I_(605)的关系;B_2O_3/SiO_2比例最佳是在1.2至0.8之间。 4.研究了CaO-B_2O_3-SiO_2:Ce~(3+)玻璃体系中Ce~(3+)离子的激发光谱和发射光谱,归属了对应的跃迁发射。研究了Ce~(3+)离子在玻璃中的配位状态和能级图。研究了CaO-B_2O_3-SiO_2:Sm、Ce玻璃体系中的光谱性质,解释了其可能的机理。 5.合成了CaO-B_2O_3-SiO_2:Pr~(3+)玻璃体系。研究了Pr~(3+)的激发光谱和发射光谱,归属其对应的跃迁发射,确定了Pr~(3+)在玻璃体系中的能级图;研究了Pr~(3+)在该玻璃体系中的浓度猝灭效应;利用文献资料,对玻璃体系中Pr~(3+)的光谱参数进行了拟合。 6.研究了该玻璃体系中的敏化现象。发现存在Bi~(3+)→Eu~(3+)、Gd~(3+)→Eu~(3+)、Sm~(3+)→Eu~(3+)、Pr~(3+)→Eu~(3+)、Tb~(3+)→Eu~(3+)、Bi~(3+)→Sm~(3+)、Mn~(2+)→Sm~(3+)等敏化现象,我们分析了其光谱性质,探讨了敏化机理。Bi~(3+)的加入使Eu~(3+)离子发光强度大幅度增强,Bi~(3+)和Eu~(3+)之间以光的再吸收能量传递为主,不属于共振传递和激子传输能量。研究了其敏化发光的机理,同时研究了Bi~(3+)的最佳掺杂浓度。Pr~(3+)和Sm~(3+)的加入使Eu~(3+)离子发光强度增强,敏化的能量传递过程可能是声子支助的共振转移,研究了其敏化发光的机理,同时研究了Pr~(3+)和Sm~(3+)的最佳掺杂浓度。当Eu~(3+)离子和Tb~(3+)离子共存于CaO-B_2O_3-SiO_2体系时,会发生了电子的传递:Eu~(3+)(4f~6)+Tb~(3+)(4f~8)→Eu~(2+)(4f~7)+Tb~(4+)(4f~7)Eu~(3+)(4f~6)离子趋向于得到一个电子形成更稳定的电子构型Eu~(2+)(4f~7),而Tb~(3+)(4f~8)离子趋向于失去一个电子形成更稳定的电子构型Tb~(4+)(4f~7)。Gd~(3+)的加入使Eu~(3+)离子发光强度增强,研究了其能量传递机理,同时研究了Gd~(3+)的最佳掺杂浓度。Bi~(3+)的加入使Sm~(3+)离子发光强度大幅度增强,Bi~(3+)和Sm~(3+)之间以共振传递为主,而不属于光的再吸收能量传递和激子传输能量。研究表明,Bi~(3+)→Sm~(3+)的能量传递是电偶极.电四极的相互作用,同时研究了Bi~(3+)的最佳掺杂浓度。Mn~(2+)的加入使Sm~(3+)离子发光强度大幅度增强,研究表明,Mn~(2+)→Sm~(3+)的能量传递是电偶极-电四极的相互作用,同时研究了Mn~(2+)的最佳掺杂浓度。
【学位授予单位】:中南大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:TQ171.1

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【参考文献】
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