稀土离子掺杂钨酸锶发光材料的制备与性能研究

发布时间：2020-11-15 10:12

　　 稀土发光材料具有发光亮度高、余辉时间长、发射光波长可调、无辐射无污染等优异性能特点,是新一代的发光材料,成为了国内外发光材料的研究热点。目前,这种材料的应用非常广泛,如交通指示牌,紧急照明设备,汽车仪表显示盘和发光涂料等领域。钨酸盐具有原料丰富、制备手段简单、适应性强、晶体结构稳定、成分易于调整、热稳定性及化学稳定性好等特点,是稀土发光材料理想的基质材料。钨酸盐基发光材料不仅发射光谱丰富,还可以对光谱的位置及强度进行调控。然而随着研究的深入,对发光材料的性能提出了新的要求。因此,进一步研究新型钨酸盐基稀土发光材料的制备方法、光谱特性以及光谱调控具有重要的意义。本文采用共沉淀法制备出了SrWO_4: Dy~(3+)荧光材料、SrWO_4:Pr~(3+)发光材料以及SrWO_4:Eu~(3+), Dy~(3+)双掺杂发光材料。并通过单因素实验法对制备工艺条件进行了优化,得到了最佳制备工艺条件。其研究工作主要包括以下三个方面:1.采用简单的共沉淀法成功的制备出SrWO_4: Dy~(3+)荧光材料。所制备的样品通过各种分析手段进行表征。结果显示:所制备的钨酸锶发光材料是四方晶相白钨矿结构且呈现球状微粒。通过激发光谱发现,SrWO_4: Dy~(3+)发光材料在紫外和近紫外波长下可以有效地被激发。当SrWO_4中 Dy~(3+)掺杂量为5%,焙烧温度为800℃时,SrWO_4: Dy~(3+)发光材料的发光强度达到最大。其中SrWO_4: Dy~(3+)发光材料在254nm波长下激发,发射谱上有三组主要的特征发射峰,分别位于波长在470nm、484nm(蓝色)、572nm(黄色)和661nm(红色),对应于 Dy~(3+)离子的(~4F_(9/2)→~6H_(15/2)),(~(~4F_(9/2))→~6H(13/2)) and(~(4F9/2)→~6H_(11/2)))跃迁。因此,通过改变 Dy~(3+)掺杂浓度和焙烧温度有望制备出具有白光LED的材料。2.通过共沉淀法,在室温条件下制备出一系列具有荧光性能的SrWO_4:Pr~(3+)材料。利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS),荧光光谱仪等测试手段研究了不同Pr~(3+)掺杂量和焙烧温度下发光材料的微光结构和发光性能。结果表明:所制备的样品均为四方晶相白钨矿结构且呈现球状微粒。当Pr~(3+)掺杂量为7%,焙烧温度为900℃,发光强度达到最大,其主发射峰位于615nm(3P0→3H6)和644nm(3P0→3F2)处。此外,随着焙烧温度升高,发光材料发生了热猝灭现象。因此,SrWO_4:Pr~(3+)发光材料有潜力发展成为UV-LED作为芯片的红色发光二极管。3.采用简单的共沉淀法成功地制备出SrWO_4:Eu3+, Dy~(3+)双掺杂发光材料。利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、荧光光谱仪等测试手段对所制备样品的结构、形貌及其发光性能进行了表征。结果表明:所制备的样品均为四方晶相白钨矿结构且呈现球状微粒。通过改变 Dy~(3+)掺杂量和温度来研究SrWO_4:Eu~(3+), Dy~(3+)的发光性能。结果显示,稀土 Dy~(3+)的最佳掺杂浓度为3%,最佳焙烧温度为800℃。此外,SrWO_4:Eu~(3+), Dy~(3+)发光材料的发射颜色通过掺杂 Dy~(3+)可以实现从白光到近黄光转换。因此,SrWO_4:Eu~(3+), Dy~(3+)发光材料在荧光灯和场发射显示器方面具有潜在的应用。
【学位单位】：陕西科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2015
【中图分类】：TQ422;TQ132.33
【部分图文】：

陕西科技大学硕士学位论文镧系元素的电子层结构可以表示为：1s2s22p63s23p63d104s24p64d104fn5s25p65dm6s2n=1~14，m=0、1，或者[Xe]4f0~145d0~16s215 个镧系元素最外层和次外层电子都填充到 6S2和 5S25P6，5d 轨道上只有一个电子或没有电子。根据泡利不相容原理，一个原子轨道上不能有四个量子数一模一样的两个电子，4f亚层电子由镧(La)到镥(Lu)逐渐开始充填，电子从 0 个依次填充到 14 个。虽然钪[Ar]3d14s2和钇[Kr]4d15s2不存在 4f 电子，但是最外层有(n-1)d1ns2的电子层构型，与镧系元素的化学性质相似，所以将钪和钇归属到了稀土元素系列。具体稀土元素的电子构型排布如表 1-3 所示。1.2.3 稀土离子能级跃迁和光谱特性

的形式表现出来，通过激发光的照射，可得到发射光谱。通过发光光谱，可以容易的找出发光材可以推断发光材料是否发生量子效应，还有掺杂征峰是否发生了分裂和能量传递现象等。命衰减曲线[61-63]发光材料后，其发光现象会持续一会儿，但其发一般持续时间会少于 10-8s，发生衰减的原因不杂离子所处的环境有关系。大多数发光材料激发形式进行衰减，即：I=I0e-αt=I0e-t/τ应的发光强度，I0是刚停止激发的发光强度，α 子在激发态的平均寿命。较复杂，其磷光寿命衰减曲线是双指数衰减形式I=I10e-α1t+I20e-α2t(chromaticity coordinate)

陕西科技大学硕士学位论文图 2-5 600℃，不同 Dy3+掺杂量样品的发射光谱Fig 2-5 600℃, Emission spetra of samples with Dy3+different dopping amount300 350 400 450 500 550 600 650 7000 1 2 3 4 5 6 7 8 9 100.1%0.5%1%2%9%ntensiIty(PS)Cλ/nm5%Dy3+掺杂量
【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 谢平波,段昌奎,张慰萍,尹民,楼立人,夏上达;纳米Y_2O_3:Eu荧光粉的光致发光研究[J];发光学报;1998年02期

2 樊国栋;肖国平;张昭;李刚辉;;铽掺杂对SrAl_2O_4:Eu~(2+),Dy~(3+)发光性能的影响[J];硅酸盐学报;2012年01期

3 孟献丰;高俊;何禾;王云龙;;水热法制备SrMoO_4:Eu~(3+)红色发光材料及其发光性能[J];功能材料;2012年20期

4 李云丽;梁玉军;黄文珠;夏章艮;公衍生;周炜;;Dy~(3+),Eu~(3+)双掺单基质Ca_9Y(PO_4)_7白色荧光粉的合成与发光性能[J];高等学校化学学报;2012年11期

5 韩丽;宋超;刘桂霞;王进贤;董相廷;;Ca_(0.8)La_(0.2-x-y)MoO_4∶xTb~(3+),yEu~(3+)荧光材料的水热合成及多色发光性质[J];发光学报;2013年10期

6 邱冬;鲁道荣;周贱发;;SrAl_2O_4∶Eu~(2+),Dy~(3+)材料发光性能的影响因素的研究[J];金属功能材料;2009年03期

7 科苑;;耀眼夺目的发明——伊曼等人发明日光灯的故事[J];今日科苑;2011年24期

8 高杨;吕强;汪洋;刘占波;;掺杂浓度和烧结温度对CaWO_4:Eu~(3+)发光性能的影响[J];物理学报;2012年07期

9 宋洁;徐晓;张娜;李彩霞;李强;;水热法合成Sr_4Al_(14)O_(25):Eu~(2+),Dy~(3+)长余辉发光材料及性能研究[J];中国稀土学报;2011年01期

10 孙彦彬,邱关明,陈永杰,耿秀娟,代少俊;稀土发光材料的合成方法[J];稀土;2003年01期

本文编号：2884648