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谈硼酸稀土掺杂硼酸锌发光材料的制备与光谱性

时间:2020-01-20 17:53:48 点击:
    硼酸盐基质材料因其具有合成温度低,化学性质稳定等优异的性质而倍受关注。本论文以新材料开发和基础探讨的角度出发,合成了Eu3+单掺和Eu3+和Tb3+共掺杂的硼酸锌荧光粉。其主要内容如下:第一章,阐述了发光的本质、发光的分类、发光材料的运用及发光材料的主要合成策略;介绍了稀土离子的发光特性并着重叙述Eu3+、Eu2+和Tb3+离子的发光特性;综述了硼酸盐发光材料的探讨进展、本论文的课题来源和探讨目的。第二章,介绍水热法制备的2ZnO•2.2B203•3H2O:Eu3+红色荧光粉;经过扫描电镜、X-射线衍射和荧光光谱浅析等测试手段进行表征发现:随着Eu掺杂浓度的升高,硼酸锌由晶态向无定形的玻璃化状态转变;在253nm的激发下,硼酸锌的荧光强度最强;在该基质中Eu3+离子的最高掺杂浓度达24%。在探讨温度对该材料发光性能的影响中发现,当材料在低于300℃的条件下退火时,Eu3+的发射光谱变化不大;而当材料在高于300℃的条件下退火时,材料逐渐变成为无定形的玻璃态,其中有部分Eu3+离子被还原成Eu2+离子,导致了Eu3+离子的发光强度显著减弱,并出现了Eu2+的发射(470nm)。第三章,介绍通过氨水调节水热反应前驱液的pH值,制备一系列2ZnO•2.2B2O3•3H2O:Eu3+硼酸锌。对所制备的硼酸锌进行X射线衍射和荧光光谱浅析。探讨结果表明:前驱液的pH值影响原料的反应程度和2ZnO•2.2B2O3•3H2O的结晶程度,在中性条件下制备的硼酸锌结晶度最好。当前驱液的pH=5.7时,激发光谱中的Eu-0电荷迁移带的峰位波长最大(262nm),这可能是由于在此条件下合成的硼酸锌Eu-O键长最长。发射光谱表明:随着前驱液pH值增大,Eu所处的格位对称性越低;且当前驱液的pH值在5.7~6.9区间,红橙比(I614/I589)随pH值的增大的速率要比pH值在4.0-5.7、6.9-9.3之间增加的速率要快。另外,随着pH值的增大,硼酸锌的发光强度呈先增大后减小的变化走势。当前驱溶液pH=8.1时,硼酸锌的发光强度最大。第四章,介绍了水热法制备的2ZnO•2.2B2O3•3H2O:Eu3+, Tb3+荧光粉,并测试了其XRD谱和荧光光谱。X-射线衍射图谱表明随着掺杂离子浓度的升高,硼酸锌的结晶程度逐渐降低。荧光光谱浅析表明:固定Eu3+的掺杂浓度,随着Tb3+掺杂浓度的增大,Eu3+的发射强度逐渐增强;通过探讨转变Tb3+离子掺杂浓度对Eu3+发光强度和荧光寿命的影响,发现Tb3+和Eu3+之间有着较强的能量传递作用。当硼酸锌在393nm的激发下,Eu3+的发光强度随Tb3+掺杂浓度的增加基本呈线性联系。硼酸锌在351nm激发下,当Tb3+离子的掺杂浓度小于5%时,随Tb3+离子掺杂浓度的增大,Eu3+的发射强度增大幅度较小;当Tb3+离子掺杂的浓度高于5%时,随Tb3+离子浓度的增大,Eu3+的发光强度增大幅度较大。这可能是因为当Tb3+掺杂浓度较低时,Tb3+与Eu3+离子之间的距离较远,所以Tb3+对Eu3+的能量传递较弱,导致Eu3+的发光强度增大较慢,当Tb3+的掺杂浓度继续升高时,Tb3+与Eu3+离子之间的距离较近,有利于Tb3+与Eu3+离子之间的能量传递,使Eu3+的发射强度增大幅度较大。www.xubeichem.com

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