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纳米多孔玻璃基复合发光材料的研究

作　者: 龚凡涵
导　师: 杨中民；宋武元
学　校: 华南理工大学
专　业: 材料工程
关键词: 纳米多孔玻璃高硅氧玻璃离子掺杂微晶玻璃光谱性质
分类号: TB383.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

离子掺杂发光玻璃和微晶玻璃是光功能材料研究的热点方向之一,但作为基质材料的石英玻璃,存在稀土离子掺杂浓度不高,容易团簇产生浓度猝灭效应等问题;另外,在制备传统微晶玻璃过程中还存在析晶种类、尺寸、均匀性较难控制的难题。纳米多孔玻璃由于具有连通且均匀分布的孔道结构为稀土离子分散和纳米晶的生长提供良好的微环境,将成为解决以上问题的有效手段。本论文基于熔融分相法制备出了完整无破裂、孔道连通、孔径分布窄且可控的纳米多孔玻璃,成品率可以高达90%。研究发现,纳米多孔玻璃经高温烧结后的高硅氧玻璃具有高的紫外透过性。以纳米多孔玻璃为模板,经发光离子浸渍、高温烧结后制备出Eu²⁺/Al³⁺、Mn2/Al³⁺和Eu²⁺/Mn²⁺/Al³⁺掺杂高硅氧发光玻璃并研究其光谱性质。研究发现:通过铕铝共掺和锰铝共掺,增强Eu²⁺和Mn²⁺的发光强度,调节Eu²⁺和Al³⁺的浓度并使Eu²⁺发光从蓝色向绿色靠近。在Eu²⁺/Mn²⁺/Al³⁺共掺的高硅氧玻璃中,实现了铕锰的能量传递。基于制备出的纳米多孔玻璃,我们提出了一种制备微晶玻璃的新方法,即以多孔玻璃为模板通过低温晶体生长和高温纳米孔道闭合的两段式工艺制备出无色透明的纳米晶高硅氧玻璃。研究了β-Ga O和ZrO半导体氧化物纳米晶高硅氧玻璃的本征缺陷发光。在β-Ga O纳米晶高硅氧玻璃中实现紫外、蓝光、绿光和红光处的本征缺陷发光。在ZrO纳米晶高硅氧玻璃中实现了紫光和蓝绿光的缺陷发光。研究还发现Zr离子的加入可增强高硅氧玻璃在288nm和396nm处的缺陷发光。这种制备微晶玻璃的新方法在控制纳米晶种类、尺寸和发光方面,优于传统微晶玻璃。这种制备微晶玻璃的新方法可有效克服传统微晶玻璃制备过程中晶体种类、尺寸以及均匀性不可控的缺点。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第一章绪论  10-20
  1.1 纳米多孔玻璃概述  10-14
    1.1.1 纳米多孔玻璃  10-11
    1.1.2 纳米多孔玻璃的制备方法  11
    1.1.3 纳米多孔玻璃的性质  11-12
    1.1.4 纳米多孔玻璃的应用  12-14
  1.2 纳米多孔玻璃复合发光材料研究现状及进展  14-18
    1.2.1 纳米多孔玻璃掺杂稀土或过渡金属离子的发光材料  15-16
    1.2.2 纳米多孔玻璃与纳米粒子复合发光材料  16-18
  1.3 本课题的研究目的和研究内容  18-20
    1.3.1 本课题的研究目的  18-19
    1.3.2 本课题的研究内容  19-20
第二章纳米多孔玻璃的制备和性质  20-36
  2.1 纳米多孔玻璃的制备  20-31
    2.1.1 母体玻璃的制备  20-22
    2.1.2 玻璃热处理工艺  22-25
    2.1.3 分相玻璃表面的预处理工艺  25-29
    2.1.4 酸处理工艺  29-31
  2.2 纳米多孔玻璃的性质  31-35
    2.2.1 纳米多孔玻璃的孔形貌和结构性质  31-33
    2.2.2 纳米多孔玻璃和高硅氧玻璃的光学性质  33-35
  2.3 本章小结  35-36
第三章离子掺杂的高硅氧发光玻璃  36-50
  3.1 引言  36
  3.2 离子掺杂的高硅氧发光玻璃制备方法  36-37
  3.3 Eu~(2+) 掺杂的高硅氧玻璃的光谱性质  37-44
    3.3.1 单掺Eu~(2+) 的高硅氧玻璃的光谱性质  37-39
    3.3.2 A1~(3+) 和E u~(2+) 共掺的高硅氧玻璃的光谱性质  39-44
  3.4 Eu~(2+) /Mn ~(2+) 共掺的锰铕铝高硅氧玻璃的光谱性能和能量传递  44-49
    3.4.1 Mn~(2+) / Al ~(3+) 共掺的锰铝高硅氧玻璃的光谱性质  44
    3.4.2 Eu~(2+) /Mn ~(2+)/Al ~(3+) 共掺高硅氧玻璃的光谱性质和能量传递  44-49
  3.5 本章小结  49-50
第四章半导体氧化物纳米晶高硅氧发光玻璃  50-66
  4.1 引言  50-51
  4.2 氧化物纳米晶高硅氧玻璃的制备方法  51-52
  4.3 β-Ga 20 3纳米微晶高硅氧发光玻璃  52-59
    4.3.1 β-Ga_2O_3纳米微晶高硅氧玻璃的制备  52-54
    4.3.2 制备工艺对β-Ga_2O_3纳米微晶高硅氧玻璃发光的影响  54-59
  4.4 ZrO_2 纳米晶掺杂的高硅氧发光玻璃  59-64
    4.4.1 掺杂ZrO_2纳米微晶的高硅氧玻璃的制备  59-60
    4.4.2 ZrO_2 纳米晶高硅氧发光玻璃光谱性质  60-64
  4.5 本章小结  64-66
结论  66-67
参考文献  67-75
攻读硕士学位期间取得的研究成果  75-76
致谢  76-77
附件  77

纳米多孔玻璃基复合发光材料的研究

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