稀土离子掺杂Ba 3 Y 4 O 9 体系荧光材料的合成及性能研究
发布时间：2021-11-19 03:47
本文分别运用固相法、溶胶凝胶法和共沉淀法合成了一系列的Ba3Y（4-4x-4y）Eu4xGd4yO9（x=0、0.01、0.03、0.05、0.07、0.09,y=0、0.05、0.10、0.15、0.20、0.25、0.30）荧光粉,通过对煅烧温度的对比,最终确定了该体系的最佳合成方法为碳酸氢铵均匀沉淀法。采用该方法通过调整不同元素离子的掺量合成一系列荧光粉,通过FT-IR、XRD、TGA/DSC、FE-SEM、PLE/PL、荧光衰减分析等测试技术对样品的物相结构、微观形貌以及光学性能等进行了分析,主要成果如下:（1）将Gd（NO3）3、Eu（NO3）3混合为母盐溶液,混入Ba（NO3）2后以NH4HCO3为沉淀剂,运用共沉淀法合成前驱体,经1400°C煅烧5小时合成了Ba3Y（4-4x-4y）Eu4x...
【文章来源】：济南大学山东省
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Ba3Y4O9原子结构模型
济南大学硕士学位论文3发展。稀土元素的独特性质有：(1)原子结构类似，电子层的排布也类似。Y和Sc的电子组态为：1s22s22p63s23p63d104s24p64d15s2，Sc的电子组态为：1s22s22p63s23p63d14s2。镧系元素的电子组态为[5]：1s22s22p63s23d104s24p64d104fn5s25p65dn6s2。(2)离子半径相差小；因为离子半径相差不大，所以在反应过程中的粒子替换才会顺利进行而不影响其微观结构。文献以及后续的实验测试结果均表明，不同稀土材料的掺杂浓度对微观形貌影响不大。(3)在自然界中共同存在；这种易于共存的特征为实验中各种稀土元素的掺杂及共掺杂提供了可能。n=0-14，m=0或1，镧系元素电子组态的共同特点是都具有未充满的4f壳层，且有丰富的能级，4f在处于充满状态的5s和5p轨道中，由于5s2和5p6电子层的屏蔽，4f电子层的电子受到周围环境的影响较小，它的能级结构保留了自身自由离子的特性，称为分立的能级，因此稀土元素化合物具有很多特有的物理性质和化学性质，在当今发光照明、医学等领域具有重要的作用，被誉为新型材料的宝库。图1.2简化的稀土离子能级图及其上转换发射能级（标红）1.2.1稀土发光材料发光机理及分类如图1.3所示，此为固体发光的物理过程的一个简图。其中，M为基质材料(在本次
稀土离子掺杂Ba3Y4O9体系荧光材料的合成及性能研究4实验中，M为Ba3Y4O9)，A和S为掺杂离子（在本次实验中，A表示Gd3+和Yb3+，S表示Eu3+和Er3+）,在基质材料收到激发不会发光的情况时，基质材料收到的能量会传递给掺杂离子，由于掺杂离子的特殊的能级关系会使其变成激发态，在这个不平衡的状态，从激发态恢复到基态的方式通常有三种：(1)掺杂离子向周围的环境释放热能，此过程称为“无辐射弛豫”或“荧光猝灭”。(2)能量转化为幅射波，根据波长不同，分为紫外线、可见光和红外线，此过程称为“发光”。(3)激发态的S将能量的全部或部分传递给A，从而使A发出荧光并返回基态，同时伴有热的释放，此过程称为“敏化发光”。A称为激活剂，S称为A的敏化剂。图1.3发光过程示意图在实践中，被外部激发的固体称为发光材料[6]。激发方式不同，被激发物体的进行不同的能量传递方式，发光方式也会不同，可将发光类型分类为光致发光[7]、阴极射线发射、电致发光[8]等。Gupta[9]等人研究了稀土(Eu3+,Tb3+)掺杂Y2O3纳米磷酸盐的电致发光和光致发光。Chen[10]等人研究了新型无稀土窄带亮绿色发光器件ZnB2O4:Mn2+荧光粉的光致发光和阴极发光性能。表1.1发光类型分类类型激发能量形态简述光致发光可见光、紫外线等电磁波光线照射物体，使其获得一定能量并被激发发光的现象。阴极射线发光电子束具有几千甚至几十伏的电子能量的阴极射线电
本文编号：3504225
【文章来源】：济南大学山东省
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【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Ba3Y4O9原子结构模型
济南大学硕士学位论文3发展。稀土元素的独特性质有：(1)原子结构类似，电子层的排布也类似。Y和Sc的电子组态为：1s22s22p63s23p63d104s24p64d15s2，Sc的电子组态为：1s22s22p63s23p63d14s2。镧系元素的电子组态为[5]：1s22s22p63s23d104s24p64d104fn5s25p65dn6s2。(2)离子半径相差小；因为离子半径相差不大，所以在反应过程中的粒子替换才会顺利进行而不影响其微观结构。文献以及后续的实验测试结果均表明，不同稀土材料的掺杂浓度对微观形貌影响不大。(3)在自然界中共同存在；这种易于共存的特征为实验中各种稀土元素的掺杂及共掺杂提供了可能。n=0-14，m=0或1，镧系元素电子组态的共同特点是都具有未充满的4f壳层，且有丰富的能级，4f在处于充满状态的5s和5p轨道中，由于5s2和5p6电子层的屏蔽，4f电子层的电子受到周围环境的影响较小，它的能级结构保留了自身自由离子的特性，称为分立的能级，因此稀土元素化合物具有很多特有的物理性质和化学性质，在当今发光照明、医学等领域具有重要的作用，被誉为新型材料的宝库。图1.2简化的稀土离子能级图及其上转换发射能级（标红）1.2.1稀土发光材料发光机理及分类如图1.3所示，此为固体发光的物理过程的一个简图。其中，M为基质材料(在本次
稀土离子掺杂Ba3Y4O9体系荧光材料的合成及性能研究4实验中，M为Ba3Y4O9)，A和S为掺杂离子（在本次实验中，A表示Gd3+和Yb3+，S表示Eu3+和Er3+）,在基质材料收到激发不会发光的情况时，基质材料收到的能量会传递给掺杂离子，由于掺杂离子的特殊的能级关系会使其变成激发态，在这个不平衡的状态，从激发态恢复到基态的方式通常有三种：(1)掺杂离子向周围的环境释放热能，此过程称为“无辐射弛豫”或“荧光猝灭”。(2)能量转化为幅射波，根据波长不同，分为紫外线、可见光和红外线，此过程称为“发光”。(3)激发态的S将能量的全部或部分传递给A，从而使A发出荧光并返回基态，同时伴有热的释放，此过程称为“敏化发光”。A称为激活剂，S称为A的敏化剂。图1.3发光过程示意图在实践中，被外部激发的固体称为发光材料[6]。激发方式不同，被激发物体的进行不同的能量传递方式，发光方式也会不同，可将发光类型分类为光致发光[7]、阴极射线发射、电致发光[8]等。Gupta[9]等人研究了稀土(Eu3+,Tb3+)掺杂Y2O3纳米磷酸盐的电致发光和光致发光。Chen[10]等人研究了新型无稀土窄带亮绿色发光器件ZnB2O4:Mn2+荧光粉的光致发光和阴极发光性能。表1.1发光类型分类类型激发能量形态简述光致发光可见光、紫外线等电磁波光线照射物体，使其获得一定能量并被激发发光的现象。阴极射线发光电子束具有几千甚至几十伏的电子能量的阴极射线电
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