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长余辉材料已被广泛的应用于商业实用平板显示器中,如应急照明,道路标志,发光眼镜,陶瓷等。以Mn为发光中心的长余辉材料发光性能相对优异,且Mn价格相对于稀土元素较低廉,低毒等因素,使其成为当前长余辉材料研究一大热点。
本文主要合成并研究以Mn2+为发光中心三种不同基质的长余辉发光材料。首先,采用燃烧法制备新型蓝绿色长余辉发光材料MgAl2O4:Mn2+,Dy3+。实验研究表明当碳酸锰的摩尔分数为1.0%,H3BO3的摩尔分数为0.12%,700℃下燃烧,1000℃煅烧1h时,发光体发光达到最佳。X射线衍射表征表明发光材料MgAl2O4属于尖晶石。此外,扫描了发光体的荧光光谱,发现MgAl2O4:Mn2+和MgAl2O4:Mn2+,Dy3+在213nm处均有一个强激发峰,在492nm处有一个强蓝光发射峰,而MgAl2O4:Mn2+,Dy3+在518nm,525nm也有两个发射峰,其产生的原因是由于Mn2+离子的4T1→6A1跃迁引起的。当样品中单掺杂Mn2+或共掺杂Mn2+和Dy3+时,荧光光谱图中的各峰位置均没有发生改变,但峰强度有所增强,表明在共掺杂体系中存在Dy3+→Mn2+能量传递。
其次,采用高温固相法制备硅、镁掺杂红色长余辉Zn3(PO4)2:Mn2+,并对其合成工艺进行研究,实验结果表明,在无预烧的情况下,在焙烧温度为900℃,焙烧时间为3h,硅的摩尔含量为0.02mmol时,余辉时间为116s,发光强度为272mcd/m2;在相同条件下,当掺杂镁的摩尔含量为0.01mmol时,余辉时间为118s,发光强度为296mcd/m2。
最后,采用高温固相法制备镁、锆掺杂Zn2SiO4:Mn2+,并探讨了掺杂对发光性能的影响,当Mg2+的掺杂量相对于Zn2SiO4的摩尔比为0.15%时,余辉时间为136s;而Zr4+的掺杂量相对于Zn2SiO4的摩尔比为0.01%时,余辉时间为125s,发光效果最好。