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Mn4+与Mn2+掺杂的复合氧化物发光材料的合成与性能研究

作　者: 卢静
导　师: 王稼国
学　校: 温州大学
专　业: 物理化学
关键词: 发光材料 组份修饰 电荷补偿 锰离子
分类号: O482.31
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


本文利用高温固相法和燃烧法制备以廉价且资源丰富的具有宽谱带的Mn4+与Mn2+作为激活剂，以铝酸盐、锗酸盐作为发光材料基质的发光材料。借助XRD、SEM、激发光谱、发射光谱、低温荧光光谱、荧光寿命等手段，对样品物相、微观形貌及发光性能进行测试与表征。从而研究基质的组成、合成方法与条件（温度、时间、气氛、助溶剂等）、掺杂离子的种类、掺杂离子的浓度等对发光材料的激发波长、发射波长、荧光衰减、发光机理等发光性能的影响。具体内容如下：（1）．分别利用高温固相法、燃烧法合成了红光材料CaAl12O19:Mn4+（CAO:Mn），当使用尿素和柠檬酸的混合物做助燃剂合成样品时，CAO:Mn的发光性能得到提高且其微观形貌得到优化。而且当在固体原料中添加50mol%MgF2(占Ca2+物质的量浓度百分数)时，红光材料CAO:Mn的发光强度可提高到8倍。（2）．通过共掺与Ca2+半径相似的三价离子，如Bi3+、La3+、Sm3+、Nd3+、Tm3+、Dy3+，可使原本在空气中不通过共掺其它离子合成时的只发射红光的CAO:Mn，同时发射红光和绿光或者完全绿光，其中红光与绿光分别来自于Mn4+与Mn2+的发光，而红光和绿光的强度可通过调整共掺三价离子的浓度而改变。（3）．高温固相法在900℃下合成了新型红光材料CaAl4O7:Mn4+，其最佳Mn4+掺杂浓度为0.01%，在原料中混入一定量的碱土氟化物或氟化铵，CaAl4-iO7:iMn4+发光亮度得到明显增强。（4）．绿光材料Zn2GeO4:Mn2+的发光强度可分别通过添加GeO2或MgF2而被提高9倍和6倍。经过优化后的发光强度可超过商业绿粉SrAl2O4:Eu3+,Dy3+的发光强度，且前者光谱相比后者的发生了红移。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第一章 绪论  9-16
  1.1 发光材料简介  9-12
    1.1.1 发光现象  9
    1.1.2 发光材料的研究背景与进展简介  9-10
    1.1.3 发光材料分类  10-11
    1.1.4 发光材料的组成  11
    1.1.5 过渡金属锰离子的发光机理  11-12
  1.2 发光材料的制备方法  12-14
    1.2.1 高温固相法  12
    1.2.2 燃烧法  12-13
    1.2.3 熔盐法  13
    1.2.4 水热合成法  13
    1.2.5 溶胶凝胶法  13-14
    1.2.6 共沉淀法  14
  1.3 本论文研究的目的、意义及内容  14-16
第二章 实验制备与结构表征  16-20
  2.1 主要实验试剂和设备  16-17
  2.2 制备方法  17-18
  2.3 材料的测试与表征  18-20
    2.3.1 粉末 X-射线衍射 ( Powder X-Ray Diffraction, XRD) 分析  18
    2.3.2 扫描电镜 (Scanning Electron Microscope, SEM ) 分析  18-19
    2.3.3 荧光光谱 (Photoluminescence, PL ) 分析  19
    2.3.4 热释光谱 (Thermoluminescence, TL ) 分析  19
    2.3.5 荧光衰减( Decay curves of emission) 分析  19-20
第三章 红光材料 CaAl412O19:Mn+的合成与研究  20-30
  3.1 实验方法  20-21
    3.1.1 燃烧法合成 CAO:Mn  20-21
    3.1.2 高温固相法合成添有不同氟化物的 CAO:Mn  21
  3.2 结果与讨论  21-29
    3.2.1 高温固相法与燃烧法合成的 CAO:Mn 物相分析  21-22
    3.2.2 高温固相法与燃烧法合成的 CAO:Mn 的形貌比较  22-23
    3.2.3 高温固相法与燃烧法合成的 CAO:Mn 的发光性能分析  23-24
    3.2.4 高温固相法合成添加不同氟化物的 CAO:Mn 发光性能比较  24-29
  3.3 本章小结  29-30
第四章 空气中合成光色可调的变价锰离子掺杂铝酸盐发光材料  30-41
  4.1 实验方法  31
  4.2 结果与讨论  31-40
    4.2.1 以锰离子为激活剂，三价离子为敏化剂的 CAO 样品的物相分析  31-32
    4.2.2 以锰离子为激活剂，三价离子为敏化剂的 CAO 样品的光谱分析  32-40
  4.3 本章小结  40-41
第五章 高温固相法合成 Mn~(4+)掺杂的 CaAl_4O_7红光材料并提高其发光强度  41-48
  5.1 实验方法  42
  5.2 结果与讨论  42-47
    5.2.1 不同温度下合成红色发光材料 CaAl_4O_7:Mn~(4+)的物相分析  42-43
    5.2.2 反应温度对红色发光材料 CaAl_4O_7:Mn~(4+)的形貌的影响  43-44
    5.2.3 红色发光材料 CaAl_4O_7:Mn~(4+)的发光性能分析  44-47
  5.3 本章小结  47-48
第六章 利用氧化锗和氟化镁提高长余辉发光材料 Zn_2GeO_4:Mn~(2+)的发光强度  48-63
  6.1 实验方法  49
  6.2 结果与讨论  49-62
    6.2.1 不同温度下合成长余辉发光材料 Zn_2GeO_4:Mn~(2+)的物相分析  49-50
    6.2.2 不同温度下合成利用 GeO_2修饰 Zn_2GeO_4:Mn~(2+)组成的物相分析  50-51
    6.2.3 添加不同浓度 GeO_2的 Zn_2GeO_4:Mn~(2+)的物相分析和形貌测定  51-52
    6.2.4 添加不同浓度 GeO_2的 Zn_2GeO4_:Mn~(2+)的发光性能测定  52-55
    6.2.5 同时添加 MgF_2和 100mol%GeO_2的 Zn_2GeO_4:Mn~(2+)物相分析及发光性能分析  55-60
    6.2.6 合成的样品与商业绿粉 SrAl_2O_4:Eu~(2+),Dy~(3+)的发光性能比较  60-62
  6.3 本章小结  62-63
参考文献  63-69
致谢  69-70
硕士期间已发表或待发表的学术论文  70

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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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