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談硼酸稀土摻雜硼酸鋅發光材料的制備與光譜性

時間:2020-01-20 17:53:48 點擊:
    硼酸鹽基質材料因其具有合成溫度低,化學性質穩定等優異的性質而倍受關注。本論文以新材料開發和基礎探討的角度出發,合成了Eu3+單摻和Eu3+和Tb3+共摻雜的硼酸鋅熒光粉。其主要內容如下:第一章,闡述了發光的本質、發光的分類、發光材料的運用及發光材料的主要合成策略;介紹了稀土離子的發光特性并著重敘述Eu3+、Eu2+和Tb3+離子的發光特性;綜述了硼酸鹽發光材料的探討進展、本論文的課題來源和探討目的。第二章,介紹水熱法制備的2ZnO?2.2B203?3H2O:Eu3+紅色熒光粉;經過掃描電鏡、X-射線衍射和熒光光譜淺析等測試手段進行表征發現:隨著Eu摻雜濃度的升高,硼酸鋅由晶態向無定形的玻璃化狀態轉變;在253nm的激發下,硼酸鋅的熒光強度最強;在該基質中Eu3+離子的最高摻雜濃度達24%。在探討溫度對該材料發光性能的影響中發現,當材料在低于300℃的條件下退火時,Eu3+的發射光譜變化不大;而當材料在高于300℃的條件下退火時,材料逐漸變成為無定形的玻璃態,其中有部分Eu3+離子被還原成Eu2+離子,導致了Eu3+離子的發光強度顯著減弱,并出現了Eu2+的發射(470nm)。第三章,介紹通過氨水調節水熱反應前驅液的pH值,制備一系列2ZnO?2.2B2O3?3H2O:Eu3+硼酸鋅。對所制備的硼酸鋅進行X射線衍射和熒光光譜淺析。探討結果表明:前驅液的pH值影響原料的反應程度和2ZnO?2.2B2O3?3H2O的結晶程度,在中性條件下制備的硼酸鋅結晶度最好。當前驅液的pH=5.7時,激發光譜中的Eu-0電荷遷移帶的峰位波長最大(262nm),這可能是由于在此條件下合成的硼酸鋅Eu-O鍵長最長。發射光譜表明:隨著前驅液pH值增大,Eu所處的格位對稱性越低;且當前驅液的pH值在5.7~6.9區間,紅橙比(I614/I589)隨pH值的增大的速率要比pH值在4.0-5.7、6.9-9.3之間增加的速率要快。另外,隨著pH值的增大,硼酸鋅的發光強度呈先增大后減小的變化走勢。當前驅溶液pH=8.1時,硼酸鋅的發光強度最大。第四章,介紹了水熱法制備的2ZnO?2.2B2O3?3H2O:Eu3+, Tb3+熒光粉,并測試了其XRD譜和熒光光譜。X-射線衍射圖譜表明隨著摻雜離子濃度的升高,硼酸鋅的結晶程度逐漸降低。熒光光譜淺析表明:固定Eu3+的摻雜濃度,隨著Tb3+摻雜濃度的增大,Eu3+的發射強度逐漸增強;通過探討轉變Tb3+離子摻雜濃度對Eu3+發光強度和熒光壽命的影響,發現Tb3+和Eu3+之間有著較強的能量傳遞作用。當硼酸鋅在393nm的激發下,Eu3+的發光強度隨Tb3+摻雜濃度的增加基本呈線性聯系。硼酸鋅在351nm激發下,當Tb3+離子的摻雜濃度小于5%時,隨Tb3+離子摻雜濃度的增大,Eu3+的發射強度增大幅度較??;當Tb3+離子摻雜的濃度高于5%時,隨Tb3+離子濃度的增大,Eu3+的發光強度增大幅度較大。這可能是因為當Tb3+摻雜濃度較低時,Tb3+與Eu3+離子之間的距離較遠,所以Tb3+對Eu3+的能量傳遞較弱,導致Eu3+的發光強度增大較慢,當Tb3+的摻雜濃度繼續升高時,Tb3+與Eu3+離子之間的距離較近,有利于Tb3+與Eu3+離子之間的能量傳遞,使Eu3+的發射強度增大幅度較大。www.ipercafone.com

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