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稀土掺杂铌酸锂基材料的发光性能研究与防伪应用

发布时间:2022-02-20 13:01
  铌酸锂是一种人造介质材料,其晶体结构属于三方晶系,空间群为R-3c,因其晶体内部声子能量低,无毒,物理和化学稳定性高,制备方法简单等特点,多用于稀土发光的基质材料。本工作中通过高温固相法成功制备出结晶度高的LiNbO3:RE3+(RE3+=Pr3+,Er3+,Tm3+,Yb3+)材料,通过掺杂不同的稀土离子,在同一基质材料中实现了六种发光模式,分别为下转换发光,余辉发光,光激励发光,热致发光,上转换发光和机械发光,并系统的研究了它们的发光性能。通过组合不同种类的发光模式,最终获得了四种发光防伪器件。首先,在LiNbO3基质中引入Pr3+,Er3+,Tm3+三种离子实现了简单的下转换发光模式,通过改变三种离子的掺杂比例,实现了多色的下转换发光。其次,引入Pr3+使材料内部形成陷阱能级,通过陷阱能级的调控,获得两种不同陷阱深度的材... 

【文章来源】:兰州大学甘肃省211工程院校985工程院校教育部直属院校

【文章页数】:64 页

【学位级别】:硕士

【文章目录】:
中文摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 稀土发光材料概述
    1.2 稀土发光材料的种类
        1.2.1 上转换发光材料
        1.2.2 长余辉发光材料
        1.2.3 机械发光材料
        1.2.4 光激励与热致发光材料
    1.3 防伪概述
    1.4 稀土发光材料在防伪中的应用
    1.5 本论文的选题意义、思路及主要研究内容
第二章 实验
    2.1 原料与设备
        2.1.1 原料
        2.1.2 设备
    2.2 样品制备
        2.2.1 发光材料的合成
        2.2.2 弹性防伪器件的制备
        2.2.3 发光材料与环氧树脂的复合
    2.3 样品的测试与表征
        2.3.1 X射线衍射
        2.3.2 紫外可见吸收光谱
        2.3.3 扫描电子显微镜
        2.3.4 投射电子显微镜
        2.3.5 X射线光电子能谱
        2.3.6 各类发光模式的光谱测试
        2.3.7 热释光谱
        2.3.8 激光拉曼光谱
        2.3.9 数码相机
第三章 LiNbO_3基质材料的表征与多色下转换发光性能的研究
    3.1 引言
    3.2 样品制备与合成
        3.2.1 LiNbO_3和LiNbO_3:RE~(3+)的制备
    3.3 LiNbO_3基质材料的晶体结构分析与能带理论计算
        3.3.1 LiNbO_3基质材料的物相与晶体结构分析
        3.3.2 LiNbO_3基质材料的扫描电镜与高分辨电镜图
        3.3.3 LiNbO_3基质材料的能带结构、态密度、吸收光谱的研究
    3.4 LiNbO_3:RE~(3+)多色下转换发光性能的研究
        3.4.1 LiNbO_3:RE~(3+)的物相分析
        3.4.2 LiNbO_3:RE~(3+)的XPS图谱
        3.4.3 LiNbO_3:RE~(3+)的激发、发射光谱
        3.4.4 LiNbO_3:RE~(3+)色坐标与衰减曲线
    3.5 本章小结
第四章 Li_yNbO_3:xmol%Pr~(3+)材料余辉、热致、光激励与机械发光的性能研究
    4.1 引言
    4.2 Li_yNbO_3:xmol%Pr~(3+)材料的制备与物相分析
        4.2.1 材料的制备
        4.2.2 材料的物相分析
    4.3 Li_yNbO_3:xmol%Pr~(3+)材料的陷阱分析
        4.3.1 热释光谱比较
        4.3.2充能实验
        4.3.3释能实验
        4.3.4 小结
    4.4 Li_yNbO_3:xmol%Pr~(3+)材料发光性能的研究
        4.4.1 余辉发光的性能研究
        4.4.2 光激励、热致与机械发光性能的研究
        4.4.3 小结
    4.5 Li_yNbO_3:xmol%Pr~(3+)发光机理的研究
    4.6 本章小结
第五章 LiNbO_3基上转换发光材料的性能研究
    5.1 引言
    5.2 LiNbO_3:Er~(3+)与LiNbO_3:Tm~(3+),Yb~(3+)上转换发光材料的制备与物相分析
    5.3 LiNbO_3:Er~(3+)上转换发光性能的研究
        5.3.1 制备温度对LiNbO_3:Er~(3+)发光性能的影响
        5.3.2 掺杂浓度对LiNbO_3:Er~(3+)发光性能的影响
        5.3.3 激光功率对LiNbO_3:Er~(3+)发光性能的影响
        5.3.4 LiNbO_3:Er~(3+)的双光子过程证明
    5.4 LiNbO_3:Tm~(3+),Yb~(3+)上转换发光性能的研究
        5.4.1 LiNbO_3:Tm~(3+),Yb~(3+)上转换材料发射光谱与照片
        5.4.2 LiNbO_3:Tm~(3+),Yb~(3+)的上转换发光机理与多光子过程证明
    5.5 本章小结
第六章 LiNbO_3:RE~(3+)发光材料多级防伪器件的设计与应用
    6.1 引言
    6.2 柔性发光防伪器件的制备
        6.2.1 发光材料与PDMS的结合
        6.2.2 发光材料与环氧树脂的结合
    6.3 基于不同发光模式下防伪器件的设计与应用
        6.3.1 基于下转换发光设计的单模多色防伪器件
        6.3.2 基于长余辉发光与机械发光设计的双模态防伪器件
        6.3.3 基于上转换发光与光激励发光设计的双模动态防伪器件
        6.3.4 基于下转换发光,热释发光,上转换发光与光激励发光设计的多模动态防伪器件
    6.4 本章小结
第七章 结论与展望
    7.1 结论
    7.2 展望
参考文献
在学期间的研究成果
致谢


【参考文献】:
期刊论文
[1]Recent developments and progress of inorganic photo-stimulated phosphors[J]. Xiaotong Fan,Zhichao Liu,Xiuxia Yang,Wenbo Chen,Wei Zeng,Shuyu Tian,Xue Yu,Jianbei Qiu,Xuhui Xu.  Journal of Rare Earths. 2019(07)
[2]有机/金属有机力致发光材料的研究进展[J]. 刘明丽,吴琪,史慧芳,安众福,黄维.  化学学报. 2018(04)



本文编号:3635103

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