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铝酸盐基发光材料的合成及发光性能研究

作　者: 王兰兰
导　师: 匡少平
学　校: 青岛科技大学
专　业: 应用化学
关键词: 发光材料共沉淀法铝酸盐 Eu3+ Tb3+ 发射光谱
分类号: TQ422
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

稀土发光材料是重要的稀土新材料,它在LED照明、信息显示和信息传递等领域都有广泛的应用。本课题采用表面活性剂辅助的共沉淀法,选取铝酸锌和铝酸镧两种材料为发光基质,以Eu³⁺和Tb³⁺为发光中心进行一系列研究。第一,采用十六烷基三甲基溴化铵辅助的共沉淀法制备掺Eu³⁺铝酸锌系列荧光粉,并对其晶体结构、粒径和发光性能进行研究。合成产物为立方晶系的ZnAl₂O₄: Eu³⁺,单胞分子数Z = 8。随着煅烧温度的增加,ZnAl₂O₄: Eu³⁺的结晶度增加,粒径增大,当煅烧温度达到700°C时,能够形成良好晶面。产物的发光以616 nm的5D0→7F2红光发射为主。当煅烧温度为800°C、Eu³⁺掺杂浓度为5%时,合成的ZnAl₂O₄: Eu³⁺荧光粉的发光强度最强,此时得到的荧光粉的色坐标为x = 0.6513,y = 0.3415。第二,采用聚乙二醇200辅助的共沉淀法制备掺Tb³⁺铝酸锌系列荧光粉,并进行XRD、TG-DTA分析和荧光测试。合成产物为立方晶系的ZnAl₂O₄: Tb³⁺,形成良好晶体的最佳煅烧温度是700°C。当Tb³⁺的掺杂浓度低于5%时,结晶度高,当高于5%时,结晶度减小。发光以544 nm处的绿光发射为主,它归属于Tb³⁺的5D4→7F5跃迁。当煅烧温度为600°C、Tb³⁺掺杂浓度为5%时,合成的ZnAl₂O₄: Tb³⁺荧光粉的发光强度最强。第三,采用十六烷基三甲基溴化铵辅助的共沉淀法制备制备掺Eu³⁺铝酸镧系列荧光粉,并对其晶体结构、粒径、发光情况和发光性能进行研究。当煅烧温度在为500°C⁸00°C时,合成产物是属于赝立方结构的LaAlO₃:Eu³⁺,随着煅烧温度增加,LaAlO₃: Eu³⁺的衍射峰强度增强,粒径增大。当煅烧温度为900°C时,所得样品开始有杂相La10Al4O21出现。当Eu³⁺掺杂浓度从4%增加到7%时,LaAlO₃: Eu³⁺的晶体结构没有太大的变化。产物的发光以617 nm的5D0→7F2红光发射为主。当煅烧温度为800°C时,合成的LaAlO₃:Eu³⁺荧光粉的发光强度最强。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-10
第一章绪论  10-31
  1.1 纳米材料  10-14
    1.1.1 纳米材料的特性  10
    1.1.2 纳米材料制备方法  10-14
      1.1.2.1 高温固相法  11
      1.1.2.2 溶胶凝胶法(sol-gel)  11-12
      1.1.2.3 水热法  12
      1.1.2.4 微乳液法  12-14
      1.1.2.5 化学沉淀法  14
  1.2 稀土发光材料  14-21
    1.2.1 稀土元素和离子的电子结构  14-15
    1.2.2 稀土发光材料的发光机理  15-18
    1.2.3 发光材料的主要性能指标和表征方法  18-21
      1.2.3.1 发射光谱  18
      1.2.3.2 激发光谱  18-19
      1.2.3.3 吸收光谱  19
      1.2.3.4 CIE 色坐标  19-20
      1.2.3.5 扫描电镜(SEM)  20-21
      1.2.3.6 X 射线衍射分析(XRD)  21
  1.3 铝酸盐基发光材料  21-26
    1.3.1 铝酸盐基发光材料的结构和性质  21-24
      1.3.1.1 六铝酸盐荧光粉  22-23
      1.3.1.2 尖晶石结构的铝酸盐荧光粉  23
      1.3.1.3 钙钛矿结构的铝酸盐荧光粉  23-24
    1.3.2 铝酸盐基发光材料的应用  24-25
    1.3.3 铝酸盐基发光材料的优缺点  25-26
  1.4 本课题研究意义和研究内容  26-27
  参考文献  27-31
第二章改进的共沉淀法制备掺 Eu~(3+)铝酸锌和发光性能研究  31-47
  2.1 引言  31-32
  2.2 实验部分  32-34
    2.2.1 试剂和仪器设备  32-33
    2.2.2 掺铕铝酸锌荧光粉的制备  33-34
  2.3 样品分析测试  34
  2.4 结果与讨论  34-42
    2.4.1 ZnAl_2O_4: Eu~(3+)纳米粉体的XRD 分析  34-36
    2.4.2 ZnAl_2O_4: Eu~(3+)纳米粉体的粒径分析  36-37
    2.4.3 ZnAl_2O_4: Eu~(3+)纳米粉体的光谱性质  37-42
      2.4.3.1 激发光谱  37-38
      2.4.3.2 发射光谱  38-41
      2.4.3.3 ZnAl_2O_4: Eu~(3+)纳米粉体的色坐标  41-42
  2.5 本章小结  42-43
  参考文献  43-47
第三章掺Tb~(3+)铝酸锌的共沉淀法制备和发光性能研究  47-61
  3.1 引言  47-48
  3.2 实验部分  48-50
    3.2.1 试剂和仪器设备  48-49
    3.2.2 掺铽铝酸锌荧光粉的制备  49-50
  3.3 样品分析测试  50
  3.4 结果与讨论  50-57
    3.4.1 ZnAl_2O_4: Tb~(3+)纳米粉体的XRD 分析  50-53
    3.4.2 ZnAl_2O_4: Tb~(3+)纳米粉体的TG-DTA 分析  53-54
    3.4.3 ZnAl_2O_4: T63+纳米粉体的光谱性质  54-57
      3.4.3.1 激发光谱  54
      3.4.3.2 发射光谱  54-57
  3.5 本章小结  57-59
  参考文献  59-61
第四章掺Eu~(3+)铝酸镧的共沉淀法制备和发光性能研究  61-74
  4.1 引言  61-62
  4.2 实验部分  62-64
    4.2.1 试剂和仪器设备  62-63
    4.2.2 掺Eu~(3+)铝酸镧荧光粉的制备  63-64
  4.3 样品分析测试  64
  4.4 结果与讨论  64-69
    4.4.1 LaA1O_3: Eu~(3+)荧光粉的XRD 分析  64-66
    4.4.2 LaA1O_3: Eu~(3+)荧光粉的粒度分析  66
    4.4.3 LaA1O_3: Eu~(3+)荧光粉的光谱性质  66-69
      4.4.3.1 在紫外分析仪下发光  66-67
      4.4.3.2 激发光谱  67-68
      4.4.3.3 发射光谱  68-69
  4.5 本章小结  69-71
  参考文献  71-74
第五章结论与展望  74-76
  5.1 结论  74
  5.2 展望  74-76
致谢  76-77
硕士研究生期间发表的论文  77-78

铝酸盐基发光材料的合成及发光性能研究

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