稀土掺杂铈酸盐系光致发光材料的制备与性能研究

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稀土发光材料拥有发光亮度高、环保、节能、寿命长等特点,被广泛的应用到各个领域,例如显示器、光学器材、医疗领域等,所以稀土发光材料的研究受到了人们的广泛关注。目前,合成稀土发光材料的方法有很多种,其中高温固相法是最传统的合成方法,但是由于该方法能耗大,颗粒大,硬度高,随着研究的深入,出现了一些软化学合成方法,如燃烧法、微波法、化学沉淀法、溶胶-凝胶法等。其中燃烧法具有反应速率快,效率高,周期短,工艺简单,节能安全等特点。所以,本实验采用燃烧法合成发光材料。本文概述了发光材料研究的进展、分类、合成方法及发光机理,采用燃烧法制备出Sr2CeO4: Eu3+, Pr3+与Sr2CeO4: Eu3+, Tb3+发光材料,并用X-射线衍射仪、荧光光谱仪和扫描电镜对其性能进行检测分析。其工作主要分为两部分:(1)采用燃烧法合成了稀土双掺杂Sr2CeO3+4: Eu3+, Pr发光材料,研究了不同焙烧温度对产品晶型的影响;不同焙烧时间对产品晶型及发光性能的影响,助熔剂硼酸添加量对产品发光性能与晶型的影响,Pr3+的掺杂量对产品发光性能及晶型的影响。实验结果表明,最佳焙烧温度为1000℃,最佳焙烧时间为3h,添加助熔剂硼酸最佳量为6%(摩尔量百分数),Pr3+最佳掺杂量为1%(摩尔量百分数)。在此条件下,利用燃烧法制备出了斜方晶系Sr2CeO4纯相,平均晶粒尺寸为15.7nm,其激发光谱是位于293nm和330nm的宽带双峰。在293nm激发波长下,其发射光谱为420550nm的宽带峰,余辉性能优良,余辉亮度高。微观分析显示,该产品结晶度良好,颗粒大小均一。(2)在Sr2CeO4体系中同时掺杂了Tb3+和Eu3+,采用燃烧法制备了Sr3+2CeO4: Eu, Tb3+发光材料。研究了不同焙烧温度对发光材料的发光性能与晶型的影响,Tb3+的掺杂量不同对发光材料发光性能、形貌及晶型的影响。结果表明,最佳焙烧温度为1000℃,Tb3+最佳掺杂量为1%(摩尔量百分数),在此条件下,合成出了斜方晶系Sr2CeO4纯相,其平均晶粒尺寸为14.8nm。激发光谱为240370nm的宽带双峰,峰值位于292nm和322nm。在292nm激发波长下,发射光谱为420550nm的宽带峰。余辉性能显著好转,余辉亮度明显增强。微观显示,掺杂后,样品结晶度良好,颗粒均匀。
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