Eu~（2+）激活的多色长余辉材料的合成及其发光特性研究

【摘要】：长余辉发光材料因其环保节能备受人们关注,近年来,随着人们环保节能意识的加强以及国家节能减排战略的实施,为长余辉材料的发展营造了更加良好的市场氛围,同时也对长余辉材料的余辉性能及颜色提出更高的要求。目前,研究较多的主要是Eu2+激活的铝酸盐、硅酸盐等蓝色和绿色长余辉材料,但能够满足实际应用的只有绿色长余辉材料,严重缺乏性能较好的长波长长余辉材料。此外,虽然多种长余辉材料已被开发,部分已被应用,但长余辉发光机理尚未取得共识,无法为长余辉材料的开发和研究提供有力的理论指导。针对上述问题,本论文采用高温固相法主要合成了一系列Eu2+为激活剂的氧化物材料,系统研究了其发光特性,并探讨了它们的余辉性能或作为长余辉材料的可能性。本论文涉及的工作主要有以下几个方面：首先是对蓝色长余辉材料Sr2MgSi2O7:Eu2+,Dy3+进行了研究和改进。在对Sr2MgSi2O7:Eu2+,Dy3+的研究过程中,发现掺入第三种激活离子Ce3+后,Ce3+→Eu2+间存在能量传递,同时Ce3+具备电子陷阱的作用,因此掺杂Ce3+后,不仅提高了其初始亮度而且延长了余辉时间。此外,也考察了原料Si02的量对Sr2MgSi2O7:Eu2+,Dy3+结晶性、发光及其余辉性能的影响,研究发现适量的Si02过量可以显著改善样品的余辉性能。在新型长余辉材料的开发方面,系统地研究了Eu激活的CaMgSiO4, Eu激活的BaMgSiO4, Sr3Al2O5Cl2:Eu2+, R3+(R=Dy, Nd, Tm)和M2TiA2O8:Pr3+(M=Sr, Ba, A=Si,Ge)四种体系的发光特性。研究表明,BaMgSiO4:Eu2+和Sr3Al2O5Cl2:Eu2+,R3+ (R= Dy, Nd, Tm)分别为绿色长余辉材料和橙黄色长余辉材料,其余体系内没有发现长余辉现象。值得一提的是,在CaMgSiO4:Eu2+中Eu2+的发光几乎完全猝灭,文中利用能带模型成功地解释了该现象。本文的一个重要的工作是在绿色长余辉材料BaMgSiO4:Eu2+中观察到在紫外光激发下Eu2+离化为Eu3+,同时样品的颜色由浅绿色变为粉红色。但在空气气氛下制备的BaMgSiO4:Eu中没有观察到Eu2+离化为Eu3+及样品颜色的改变。文中详细地分析Eu2+离化为Eu3+的原因,并以此为依据,对现有的以Eu2+为激活剂的长余辉机理进行了修正。

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