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Mn为发光中心的长余辉材料的制备及其发光性能研究

作　者: 陈碧桑
导　师: 陈国良
学　校: 漳州师范学院
专　业: 分析化学
关键词: 长余辉材料 燃烧法 高温固相法 MgAl2O4 Mn2+ Dy3+ Zn3（PO4）2 Mg2+ Si4+
分类号: O482.31
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


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。

全文目录


摘要  6-7
Abstract  7-11
第1章 绪论  11-27
  1.1 长余辉材料  11
  1.2 几种发光基质的简介  11-14
    1.2.1 硫化物基质的长余辉材料  11-12
    1.2.2 碱土铝酸盐基质长余辉材料  12-13
    1.2.3 碱土硅酸盐基质长余辉材料  13-14
    1.2.4 钛酸盐基质长余辉材料  14
  1.3 合成方法  14-17
  1.4 表征方法  17-20
    1.4.1 荧光光谱测试  17
    1.4.2 X 射线衍射测试  17-18
    1.4.3 余辉衰减测试  18
    1.4.4 热释测试  18-20
  1.5 Mn2+为发光中心的发光机理简介  20-21
  1.6 本课题的研究内容和目的  21-23
    1.6.1 研究内容  21-22
    1.6.2 研究目的  22-23
  参考文献  23-27
第2章 新型蓝绿色长余辉发光材料 MgAl_2O_4:Mn~(2+), Dy~(3+)的制备及其性能研究  27-43
  2.1 引言  27
  2.2 MgAl_2O_4:Mn~(2+), Dy~(3+)的制备及表征  27-39
    2.2.1 主要试剂与仪器  27-28
    2.2.2 样品的制备及表征  28-29
      2.2.2.1 MgAl_2O_4:Mn~(2+)的制备  28
      2.2.2.2 MgAl_2O_4:Mn~(2+), Dy~(3+)的制备  28
      2.2.2.3 样品的表征  28-29
    2.2.3 样品分析  29-39
      2.2.3.1 MgAl_2O_4:Mn~(2+)及 MgAl_2O_4:Mn~(2+), Dy~(3+)的激发-发射光谱  29
      2.2.3.2 炉温对发光性能的影响  29-31
      2.2.3.3 煅烧与未煅烧对铝酸镁余辉性能的影响  31
      2.2.3.4 煅烧的温度对材料余辉性能的影响  31-32
      2.2.3.5 煅烧时间对材料余辉性能的影响  32-33
      2.2.3.6 锰的掺杂量对材料余辉性能的影响  33-35
      2.2.3.7 Dy~(3+)掺杂 MgAl_2O_4: Mn~(2+)的物相结构分析  35-38
      2.2.3.8 不同量硼酸对材料发光性能的影响  38-39
      2.2.3.9 样品热释发光曲线  39
  2.3 结论  39-41
  参考文献  41-43
第3章 硅、镁掺杂对红色长余辉 Zn_3(PO_4)_2:Mn~(2+)发光性能的影响  43-55
  3.1 引言  43
  3.2 Zn_3(PO_4)_2:Mn(2+), Mg(2+), Si~(4+)样品的制备及表征  43-51
    3.2.1 主要试剂  43
    3.2.2 样品的制备及表征  43-44
      3.2.2.1 Zn)_3(PO_4)_2:Mn~(2+)的合成  43-44
      3.2.2.2 Zn_3(PO_4)_2:Mn~(2+), Mg~(2+)的合成  44
      3.2.2.3 Zn_3(PO_4)_2:Mn~(2+), Si~(4+)的合成  44
      3.2.2.4 样品的表征  44
    3.2.3 样品分析  44-51
      3.2.3.1 Zn_3(PO_4)_2:Mn~(2+)发光性能与特性  44-45
      3.2.3.2 焙烧温度及时间对体系发光性能的影响  45-46
      3.2.3.3 Zn_3(PO_4)_2:Mn~(2+)0. 01预烧前后对发光性能的影响  46-47
      3.2.3.4 硅的掺杂量对材料余辉性能的影响  47-49
      3.2.3.5 镁的掺杂量对材料余辉性能的影响  49-50
      3.2.3.6 热释发光法测试陷阱能级  50-51
  3.4 结论  51-53
  参考文献  53-55
第4章 新型绿色 Zn_2SiO_4:Mn~(2+), Zr~(4+)长余辉材料的制备及性能研究  55-67
  4.1 引言  55
  4.2 Zn_2SiO_4:Mn~(2+), Zr~(4+)的制备及表征  55-64
    4.2.1 主要试剂  55-56
    4.2.2 样品的制备及表征  56
    4.2.3 样品分析  56-64
      4.2.3.1 物相分析  56-57
      4.2.3.2 Zn_2SiO_4:Mn~(2+)及 Zn_2SiO_4:Mn~(2+), Zr~(4+)荧光光谱  57-58
      4.2.3.3 H_3BO_3的掺杂量对材料发光性能的影响  58-59
      4.2.3.4 Mn~(2+)的掺杂量对材料发光性能的影响  59-60
      4.2.3.5 Mg~(2+)的掺杂量对材料发光性能的影响  60-61
      4.2.3.6 Zr~(4+)的掺杂量对材料发光性能的影响  61-63
      4.2.3.7 热释发光曲线  63-64
  4.4 结论  64-65
  参考文献  65-67
致谢  67-68
攻读硕士学位期间完成的科研成果  68

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中图分类: > 数理科学和化学 > 物理学 > 固体物理学 > 固体性质 > 光学性质 > 发光学
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