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Eu和Ce在磷酸盐中的发光研究

作　者: 李佳佳
导　师: 唐成春
学　校: 河北工业大学
专　业:
关键词: 磷酸钇钙发光荧光粉
分类号: O611.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

碱土金属复合磷酸盐基质的发光材料已经被广泛应用在照明和各种显示设备中,主要是因为它们的具有很好的热稳定性和化学稳定性。随着稀土发光材料的广泛研究和应用以及纳米技术的迅猛发展,人们对新的纳米稀土发光材料的探索受到了高度的重视。纳米材料具有独特的性能,在稀土发光材料中可以表现出较高的发光强度和量子效率等特性。制备纳米发光材料的方法有很多,本文主要采用溶盐法与高温固相法相结合的方法制备出了掺铈和铕的不同磷酸盐发光材料,并对其结构、成分、以及发光性能进行了分析研究。本文的主要研究内容分为以下几个方面:1. Ce³⁺离子作为发光中心掺杂在磷酸钇钙基质中,研究其在该基质中的发光性质,并进一步分析了Ce³⁺离子的发光特性。掺杂Ce³⁺离子的同时,变化基质中的原子,用Al³⁺离子代替Y³⁺,研究了相同结构不同基质的Ce³⁺的发光性质。我们可以清楚的看出Ce³⁺离子的特征发光,它受周围晶体场的影响比较小。2.Eu离子的作为发光中心,它有Eu²⁺和Eu³⁺两种形式的发光,并且这种离子的发光易受周围晶体场的影响。本文中我们研究Eu²⁺和Eu³⁺在同一种基质中磷酸钇钙中的特征发光,比较了他们发光性质的不同。尤其是Eu²⁺离子的发光的这种性质,为下一章的研究奠定了基础。3.绿色荧光粉在PDP显示中占据着重要的位置。本文首次利用高温固相法合成了一种新的绿色荧光粉Ca9-X-ySrxY（PO4）7:yEu²⁺,基质中掺杂Eu²⁺作为他的发光中心,表现出良好的性质。但是Eu²⁺离子的发光易受周围晶体场的影响,在本文中,我们利用这一点,在基质中掺杂了同族的离子半径较大的Sr²⁺离子来取代基质中Ca²⁺离子,从而导致了Eu²⁺发射峰出现了红移现象。当掺杂x=3.5,y=0.03时,这种基质的荧光粉表现出了良好的发光性质,发射峰位于499nm左右的绿光区域,发光强度也达到了最大值,相信这种荧光粉能在PDP显示中具有广阔的发展前景。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第一章绪论  9-21
  1.1 引言  9-10
  1.2 纳米发光材料的特性  10-12
    1.2.1 小尺寸效应  10-11
    1.2.2 表面效应  11
    1.2.3 宏观量子隧道效应  11
    1.2.4 库仑堵塞与量子隧穿  11
    1.2.5 介电限域效应  11-12
  1.3 发光材料的主要表征  12-14
    1.3.1 吸收光谱  12
    1.3.2 激发光谱和发射光谱（PL 谱）  12-13
    1.3.3 发光强度  13
    1.3.4 发光效率  13
    1.3.5 色坐标  13-14
  1.4 影响荧光粉发光特性的主要因素  14-16
    1.4.1 晶体结构与基质材料的组成  14-15
    1.4.2 能量传递  15
    1.4.3 浓度猝灭  15
    1.4.4 温度猝灭  15-16
  1.5 稀土离子作为发光中心的发光原理  16-17
  1.6 灯用磷酸盐发光材料的种类及其结构  17-18
    1.6.1 卤磷酸盐荧光粉  17
    1.6.2 焦磷酸盐荧光粉  17
    1.6.3 碱土磷酸盐荧光粉  17-18
    1.6.4 稀土磷酸盐荧光粉  18
  1.7 稀土磷酸盐发光材料的发展现状  18-19
  1.8 课题提出以及论文结构  19-21
第二章实验试剂、实验仪器以及表征手段  21-24
  2.1 实验试剂  21
  2.2 实验仪器  21-22
  2.3 表征手段  22-24
    2.3.1 晶体结构测试：X 射线衍射仪（XRD）  22
    2.3.2 荧光粉光致发光（PL）光谱测试：荧光分光光度计（F-7000）  22-23
    2.3.3 样品在烧结过程中吸、放热测试：热重（TG-DTA）  23-24
第三章荧光粉的制备方法  24-27
  3.1 溶胶-凝胶（sol-gel）法  24-25
  3.2 共沉淀( Co-precipitation method )法  25
  3.3 高温固相反应( Solid-state reaction )法  25-26
  3.4 水热( Hydrothermal synthesis )法  26
  3.5 喷雾热解（Spray-pyrolysis method）法  26
  3.6 本章小结  26-27
第四章掺杂Ce~(3+)离子在碱金属复合磷酸盐的发光  27-33
  4.1 引言  27
  4.2 荧光粉的制备  27-28
  4.3 实验结论及其分析  28-32
    4.3.1 Ca_9Y_(1-x)(PO_4)_7:xCe~(3+)和Ca_9A10.95(PO_4)_7:0.05Ce~(3+)荧光粉的物相确定  28-29
    4.3.2 Ca_9Y(PO_4)_7 的TG-DTA 分析  29-30
    4.3.3 Ca_9Y_(1-x)(PO_4)_7:xCe~(3+)和Ca_9A10.95(PO_4)_7:0.05Ce~(3+)的发光研究  30-31
    4.3.4 Ca_9Y_(1-x)(PO_4)_7:xCe~(3+)荧光粉的发光研究  31-32
  4.4 本章小结  32-33
第五章掺杂Eu 离子在碱金属复合磷酸盐的发光  33-38
  5.1 引言  33
  5.2 Ca_(9-x)Y(PO_4)_7:xEu~(2+)和Ca_9Y_(0.95)(PO_4)_7:0.05Eu~(3+)荧光粉的制备  33-34
  5.3 Ca_(9-x)Y(PO_4)_7:xEu~(2+)和Ca_9Y_(0.95)(PO_4)_7:0.05Eu~(3+)荧光粉性能研究  34-36
    5.3.1 Ca_(9-x)Y(PO_4)_7:xEu~(2+)和Ca_9Y_(0.95)(PO_4)_7:0.05Eu~(3+)物相分析  34
    5.3.2 Ca_(9-x)Y(PO_4)_7:xEu~(~(2+))和Ca_9Y_(0.95)(PO_4)_7:0.05Eu~(3+)发光分析  34-36
  5.4 本章小结  36-38
第六章高温固相法制备Ca_(9-x)-ySr_xY(PO_4)_7:yEu~(2+)荧光粉  38-44
  6.1 引言  38
  6.2 Ca_9Y(PO_4)_7:Eu~(2+)以及Ca_(9-x)-ySr_xY(PO_4)_7:yEu~(2+)的制备过程  38-39
  6.3 实验结果和讨论  39-43
    6.3.1 Ca_9Y(PO_4)_7:Eu 和Ca_(9-x)-ySr_xY(PO_4)_7:yEu~(2+)的XRD 分析.  39-40
    6.3.2 Ca_9Y(PO_4)_7:0.03Eu~(2+)荧光粉的发光研究  40
    6.3.3 Ca_(9-x)Sr_xY(PO_4)_7:0.03Eu~(2+)(x 标示掺杂Sr 的摩尔浓度)的发光性能讨论  40-41
    6.3.4 Ca_9-3.5-y513.5Y(PO_4)_7:yEu~(2+)荧光粉的发光性能讨论  41-42
    6.3.5 Ca_(9-x)-ySr_xY (PO_4)_7:yEu~(2+)荧光粉的色坐标讨论  42-43
  6.4 本章小结  43-44
第七章结论和展望  44-46
参考文献  46-51
致谢  51

Eu和Ce在磷酸盐中的发光研究

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