稀土掺杂包含镓酸盐、铝酸盐和硅酸盐纳米晶玻璃陶瓷的合成与发光性质

发布时间：2017-08-13 09:22

  本文关键词：稀土掺杂包含镓酸盐、铝酸盐和硅酸盐纳米晶玻璃陶瓷的合成与发光性质

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【摘要】：本文通过溶胶凝胶法分别制备了包含MgB2O4(B=Ga,Al)和Sr2SiO4纳米晶的MgO-Ga_2O_3-SiO_2,MgO-Al2O3-SiO_2、SrO-Al2O3-Si O2玻璃陶瓷。通过对玻璃组成,热处理条件,掺杂离子种类或浓度等条件的改变实现对玻璃陶瓷发光性质的调控,调制其发光特性实现高效发射。对影响样品微结构和荧光性质的因素,包括基质的组成,样品的热处理温度,稀土元素的种类和掺杂量等做了系统的研究和剖析。取得的主要研究成果有:(1)通过对样品进行结构和荧光性质的分析,研究了样品中MgO-Ga_2O_3,MgO-Al2O3和SrO含量的改变,对玻璃陶瓷的结构和发光性质的影响。结果表明,随着样品组分中MgO,SrO,Ga_2O_3,Al2O3含量的增加,同一退火温度,在玻璃基质中更有利于MgGa_2O_4,MgAl2O4和Sr2SiO4纳米晶析出。对比不同组分的玻璃陶瓷荧光性质,发现增加MgO-Ga_2O_3,MgO-Al2O3,SrO的含量能有效提高样品的发光强度。(2)在不改变样品组分的条件下,通过对样品进行不同温度下退火处理,研究了温度对玻璃陶瓷结构及发光性能的影响。随着温度的升高,观察到MgGa_2O_4,MgAl2O4、Sr2SiO4纳米晶尺寸逐渐增大,最终导致晶粒的聚集。样品的荧光发射强度随着热处理温度升高逐渐增强,随着温度进一步升高,荧光强度有所减弱。表明温度对玻璃陶瓷的结构和发光性能有较大影响。(3)通过在样品中掺杂不同种类及含量的稀土离子,观察稀土离子对玻璃陶瓷的结构和发光性能的影响,结果表明少量稀土离子的掺杂并不改变基质晶体的结构。在掺杂Eu~(3+)/Dy~(3+)的样品中,发射光谱中观察到明显的来源于Eu~(3+)的5D0-7Fj(j=0,1,2,3,4)跃迁的特征发射峰,而在480 nm,580 nm和665 nm处的发射峰则来自于Dy~(3+)离子,表明Eu~(3+)/Dy~(3+)离子掺杂的玻璃陶瓷具有应用于白光LED领域的潜在可能。在共掺杂Er~(3+)/Yb~(3+)的样品中观察到从Yb~(3+)到Er~(3+)的能量传递,且随着Yb~(3+)含量增加,Er~(3+)的发光强度逐渐增强,同时研究证实了Er~(3+)/Yb~(3+)体系中双光子上转换过程。
【关键词】：溶胶凝胶 荧光 纳米晶 玻璃陶瓷
【学位授予单位】：南昌大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ174.1
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第1章 引言8-17
• 1.1 稀土掺杂透明玻璃陶瓷的应用8-11
• 1.1.1 白光发光二极管（LED）8-10
• 1.1.2 上转换发光材料10-11
• 1.2 发光玻璃陶瓷制备方法及研究进展11-15
• 1.2.1 发光玻璃陶瓷制备方法11-13
• 1.2.2 发光玻璃陶瓷研究进展13-15
• 1.3 选题依据和内容15-17
• 1.3.1 选题依据15-16
• 1.3.2 本课题内容16-17
• 第2章 实验方法17-20
• 2.1 实验原料和设备17-18
• 2.2 实验过程18
• 2.3 样品结构测试与性能表征18-20
• 第3章 Eu~(3+)，Dy~(3+)掺杂含MgGa_2O_4纳米晶玻璃陶瓷的合成与发光性能20-32
• 3.1 Eu~(3+)，Dy~(3+)掺杂MgO-Ga_2O_3-SiO_2玻璃陶瓷制备20-21
• 3.2 结果与讨论21-30
• 3.2.1 物相与微观结构分析21-24
• 3.2.2 MgO-Ga_2O_3-SiO_2:Eu~(3+), Dy~(3+)玻璃陶瓷荧光性质分析24-30
• 本章小结30-32
• 第4章 Er~(3+)/Yb~(3+)共掺杂含MgGa_2O_4纳米晶玻璃陶瓷上转换和近红外发光32-45
• 4.1 Er~(3+)/Yb~(3+)掺杂MgO-Ga_2O_3-SiO_2玻璃陶瓷制备32-33
• 4.2 结果与讨论33-44
• 4.2.1 结构和形态表征33-36
• 4.2.2 Er~(3+)/Yb~(3+)共掺杂MgO-Ga_2O_3-SiO_2玻璃陶瓷发光性能36-44
• 本章小结44-45
• 第5章 Eu~(3+)，Dy~(3+)共掺杂含MgAl_2O_4纳米晶玻璃陶瓷微观结构和荧光性质45-55
• 5.1 Eu~(3+)，，Dy~(3+)掺杂MgO-Al_2O_3-SiO_2玻璃陶瓷制备45-46
• 5.2 结果与讨论46-54
• 5.2.1 物相与结构分析46-48
• 5.2.2 荧光性质分析48-54
• 本章小结54-55
• 第6章 Eu~(3+)，Dy~(3+)共掺杂含Sr_2SiO_4纳米晶玻璃陶瓷的发光性质55-66
• 6.1 Eu~(3+)，Dy~(3+)掺杂SrO-Al_2O_3-SiO_2玻璃陶瓷的合成55-56
• 6.2 结果与讨论56-64
• 6.2.1 微观结构表征56-58
• 6.2.2 发光性质表征58-64
• 本章小结64-66
• 第7章 结论与展望66-68
• 7.1 结论66-67
• 7.2 展望67-68
• 致谢68-69
• 参考文献69-75
• 攻读学位期间研究成果75

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