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发光材料Ca_xSr_(1-x)（NbO_3）_2：Pr~(3+)（0≤x≤1）与Ca（NbO_3）_2：Pr~(3+)，Bi~(3+)的制备及发光性能研究

作　者: 巩振虎
导　师: 彭子飞
学　校: 上海师范大学
专　业: 无机化学
关键词: CaxSr1-x（NbO3）2:Pr3+（0≤x≤1） Ca（NbO3）2:Pr3+,Bi3+ 发光强度 碱金属卤化物 高温固相法
分类号: O611.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


本文通过传统的高温固相法合成了高效的发光材料CaxSr1-x（NbO3）2:Pr3+（0≤x≤1）与Ca（NbO3）2:Pr3+,Bi3+系列白色荧光粉,研究了掺杂碱金属、卤素等阴阳离子对发光材料CaxSr1-x（NbO3）2:Pr3+（0≤x≤1）光学性能的影响。同时,我们利用X射线衍射（XRD）,场发射扫描电子显微镜（FESEM）以及荧光光谱（PL）等测试手段对制备材料的结构、形貌以及光学性能等方面进行了表征测试,同时考察了掺杂浓度以及煅烧温度对所得样品的影响,初步阐述了上述材料的发光机理。通过高温固相法,在不同的烧结条件下,我们成功地合成了Pr3+离子掺杂的CaxSr1-x（NbO3）2:Pr3+（0≤x≤1）白色荧光粉。所制备的的荧光粉粒径为0.4-1μm,对200-350 nm的光谱有很好的吸收,该荧光粉的发射主峰为460 nm的蓝光。采用200-350 nm紫外光激发样品时,在可见光区的发射峰位于350-650 nm,是发白光的荧光粉。其最佳制备条件为Pr3+离子和Ca2+离子掺杂浓度为0.005和0.8,煅烧温度为1200℃。在制备的CaxSr1-x（NbO3）2:Pr3+（0≤x≤1）的起始原料CaCO3,SrCO3,Nb2O5,Pr6O11中加入碱金属卤化物,从而在制备的材料中引入了碱金属离子和卤素离子,我们成功地制备了碱金属和卤素共掺杂的荧光材料。碱金属和卤素的掺杂可以起到平衡材料中电荷的作用。在制备的材料中引入了碱金属和卤素后,荧光材料的发光强度得到了很大的提高。同时碱金属和卤素的浓度对制备材料的发光强度影响也做了研究。本文以铌酸钙为基质,制备了Ca（NbO3）2:Pr3+,Bi3+发光材料。通过对制得材料的荧光光谱分析可看出,用波长为254 nm紫外光激发,得到了300-700 nm的宽发射带,该发射带由铌酸钙基质的发射峰和发光中心Bi3+离子以及Pr3+离子的电子轨道跃迁所产生的发射峰组成。当Bi3+离子的浓度为0.008时,荧光粉的发光强度最好。Ca（NbO3）2:Pr3+,Bi3+荧光材料在低电压激发下也可以有较高的发光强度,同时成本低,制作方法简便而又操作简单,因此,在灯用荧光粉方面具有潜在的应用价值。

全文目录


摘要  4-6
Abstract  6-12
第一章 前言  12-30
  1.1 引言  12
  1.2 发光材料简介  12-20
    1.2.1 发光材料的定义  12-13
    1.2.2 发光材料的发光机理  13-17
      1.2.2.1 基态(ground state)与激发态(excited state)  13
      1.2.2.2 吸收与发射  13-14
      1.2.2.3 发光机理  14-17
    1.2.3 发光材料的主要发光特征  17
    1.2.4 发光材料的分类  17-20
      1.2.4.1 光致发光材料  17-18
      1.2.4.2 电致发光材料  18-19
      1.2.4.3 射线致发光材料  19
      1.2.4.4 等离子发光材料  19
      1.2.4.5 声致发光材料  19
      1.2.4.6 应力发光材料  19-20
  1.3 发光材料常用的制备方法  20-22
    1.3.1 主要是高温固相法(High temperature solid method)  20
    1.3.2 均相共沉淀法(Homogeneous co-precipitation method )  20-21
    1.3.3 燃烧合成法(Self-Propagating High temperature Synthesis)  21
    1.3.4 水热法(Hydrothermal Synthesis)  21
    1.3.5 溶胶凝胶法(Sol-Gel)  21-22
  1.4 发光材料常用的表征方法和基本性能指标  22-25
    1.4.1 表征方法  22-23
      1.4.1.1 X 射线衍射（XRD）  22
      1.4.1.2 透射电子显微镜(TEM)  22-23
      1.4.1.3 扫描电子显微镜(SEM)  23
      1.4.1.4 分子荧光分析法(PL)  23
    1.4.2 发光材料的基本性能指标  23-25
      1.4.2.1 激发光谱  23
      1.4.2.2 发射光谱  23-24
      1.4.2.3 吸收光谱  24
      1.4.2.4 发光亮度  24
      1.4.2.5 能量传输  24
      1.4.2.6 浓度淬灭  24-25
  1.5 本论文的研究背景、研究目的、研究内容与研究意义  25-28
    1.5.1 本论文的研究背景  25-28
    1.5.2 研究目的  28
    1.5.3 研究内容与研究意义  28
  1.6 本论文的创新点  28-30
第二章 发光材料Ca_xSr_(1-x)(NbO_3)_2:P1~(3+)(0≤x≤1)的制备以及发光性能的探究  30-44
  2.1 引言  30-32
    2.1.1 Ca_xSr_(1-x)(NbO_3)_2:P1~(3+)(0≤x≤1)的晶体结构  30-32
  2.2 实验部分  32-33
    2.2.1 实验试剂  32
    2.2.2 实验仪器  32
    2.2.3 制备方法  32-33
    2.2.4 工艺路线  33
  2.3 测试分析与表征方法  33-34
    2.3.1 X 射线衍射(XRD)  33
    2.3.2 扫描电子显微镜  33
    2.3.3 荧光光谱(PL)  33-34
  2.4 结果与讨论  34-42
    2.4.1 XRD 图谱分析  34-35
    2.4.2 扫描电镜  35-36
    2.4.3 影响Ca_xSr_(1-x)(NbO_3)_2:P1~(3+)(0≤x≤1)荧光粉光学性能的因素  36-41
      2.4.3.1 不同Ca~(2+)掺杂浓度对Ca_xSr_(1-x)(NbO_3)_2:P1~(3+)(0≤x≤1)发光强度的影响  36-37
      2.4.3.2 不同P1~(3+)掺杂浓度对Ca_xSr_(1-x)(NbO_3)_2:P1~(3+)(0≤x≤1)发光强度的影响]  37-39
      2.4.3.3 不同煅烧温度对Ca_xSr_(1-x)(NbO_3)_2:P1~(3+)(0≤x≤1)发光强度的影响  39-41
    2.4.4 荧光光谱分析  41-42
  2.5 发光机理初步讨论  42-43
  2.6 本章小结  43-44
第三章 碱金属，卤素离子的引入对Ca_xSr_(1-x)(NbO_3)_2:P1~(3+)(0≤x≤1)结构以及发光性能的影响  44-55
  3.1 引言  44-45
  3.2 实验试剂、实验仪器及制备方法  45-47
    3.2.1 实验试剂  45-46
    3.2.2 实验仪器  46
    3.2.3 实验方法  46
    3.2.4 工艺流程图  46-47
  3.3 测试分析与表征方法  47
  3.4 结果与讨论  47-54
    3.4.1 碱金属离子对Ca_xSr_(1-x)(NbO_3)_2:P1~(3+)(0≤x≤1)荧光粉光学性能的影响  47-51
    3.4.2 卤素离子对荧光粉Ca_xSr_(1-x)(NbO_3)_2:P1~(3+)(0≤x≤1)光学性能的影响  51-54
  3.5 本章小结  54-55
第四章 发光材料Ca(NbO_3)_2:P1~(3+)，Bi~(3+)的制备及其发光能的探究  55-67
  4.1 引言  55-56
  4.2 实验试剂、实验仪器、试验方法  56-57
    4.2.1 实验试剂  56
    4.2.2 实验仪器  56
    4.2.3 实验方法  56-57
  4.3 实验制备的工艺路线  57
  4.4 测试分析与表征方法  57-58
    4.4.1 X 射线衍射(XRD)  57
    4.4.2 场发射扫描电子显微镜(FESEM)  57-58
    4.4.3 荧光光谱(PL)  58
  4.5 结果与讨论  58-65
    4.5.1 X 射线衍射  58-59
    4.5.2 FESEM 扫描电镜  59-60
    4.5.3 荧光光谱分析  60-65
  4.6 本章小结  65-67
第五章 全文小结  67-69
致谢  69-70
参考文献  70-76
攻读硕士期间取得的成果  76

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中图分类: > 数理科学和化学 > 化学 > 无机化学 > 化学元素与无机化合物 > 性质
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