稀土摻雜鋁酸鍶長余輝發(fā)光材料制備與性能研究.pdf

1、SrAl2O4：Eu2+，Dy3+熒光粉是上世紀九十年代發(fā)展起來的新型長余輝材料，其以余輝時間長、發(fā)光亮度大、化學穩(wěn)定性好、無輻射、無毒性無污染等優(yōu)點而優(yōu)于傳統(tǒng)的長余輝發(fā)光材料。鋁酸鍶夜光粉在印刷工業(yè)、塑料工業(yè)、涂料工業(yè)、玻璃搪瓷工業(yè)、紡織工業(yè)等領域都有廣泛的應用。然而，其發(fā)光性能和制備工藝還需要進一步提高來滿足更高的生產(chǎn)和生活要求。另一方面，盡管研究者已經(jīng)有多種鋁酸鍶熒光粉的發(fā)光機理模型，但還沒有一種模型令所有人信服，因此，有必要對S

2、rAl2O4：Eu2+，Dy3+熒光粉做進一步的研究。
　　本課題使用兩種方法制備鋁酸鍶熒光粉。一種是高溫固相法，采用碳粉作為還原劑，取代了傳統(tǒng)工藝中不經(jīng)濟、不安全的混合還原性氣體。另一種是我們發(fā)明的電子束還原法，這是一種快速、節(jié)能、環(huán)保的新方法。在成功制備出鋁酸鍶熒光粉的基礎上，我們使用X射線衍射儀、熒光光譜儀、掃描電子顯微鏡等測試分析手段對SrAl2O4：Eu2+，Dy3+熒光粉的晶體結構、熒光光譜、余輝特性、形貌特性和成分組

3、成等進行了分析，并研究了SrAl2O4：Eu2+，Dy3+熒光粉發(fā)光性能與還原劑含量、保溫時間、電子束照射時間、Eu摻雜量、硼酸添加量等的關系。
　　論文主要由以下六部分組成：
　　第一章：本章首先簡要介紹了發(fā)光材料，長余輝發(fā)光材料的的研究歷史、發(fā)展狀況，然后介紹長余輝發(fā)光材料應用、制備方法及長余輝發(fā)光機理，最后介紹本論文的選題思路及主要研究內容。
　　第二章：主要介紹本實驗的方案設計與研究方法，并對所用到的制備及測試

4、儀器進行簡單的介紹。
　　第三章：利用碳粉還原的高溫固相法制備了SrAl2O4：Eu2+，Dy3+長余輝熒光粉，并研究其發(fā)光性能，以及碳粉含量和保溫時間對材料發(fā)光性能的影響。實驗中碳粉均過量添加，結果表明碳粉含量對鋁酸鍶樣品的發(fā)射光譜強度和余輝性能均有較大影響。按照產(chǎn)物化學式計量比稱量的7.359 g原料參加制備時，碳粉還原法制備SrAl2O4：Eu2+，Dy3+熒光粉的最佳碳粉含量為8g。另外，保溫時間對材料性能影響的研究表明，

5、在1350℃的高溫下保溫3h才能使原料完全合成SrAl2O4晶相，否則會有Sr3Al2O6雜相形成。本制備方法的最佳保溫時間為5h，得到的晶粒尺寸在100μm左右。
　　第四章：本章中研究了電子束還原法制備SrAl2O4：Eu2+，Dy3+長余輝熒光粉以及一系列因素對發(fā)光性能的影響。我們發(fā)明的電子束還原法中，電子束具有加熱和還原的雙重作用。首先，受到電子束轟擊的表層材料迅速升溫，真空下的高溫導致鋁酸鍶失去部分氧，從而使得Eu3+離

6、子還原成Eu2+離子。其次，電子束轟擊到材料上后，部分電子可以進入材料內部，使材料整體升溫，Eu3+離子還原成Eu2+離子，發(fā)生e-+Eu3+→Eu2+的還原反應。因此這是一種高效的還原法。實驗發(fā)現(xiàn)，稀土元素、硼酸的摻雜和電子束轟擊還原幾乎沒有改變材料的晶體結構以及Eu2+發(fā)光中心電子的4f65d→4f7的躍遷環(huán)境。SrAl2O4：Eu2+，Dy3+熒光粉的發(fā)射峰波長隨著Eu摻雜量的增加發(fā)生紅移，且存在猝滅濃度。鋁酸鍶熒光粉顆粒大小和結

7、晶程度隨著硼酸添加量的增加而增大，電子束照射時間也可以有效改變鋁酸鍶熒光粉的顆粒和晶粒大小。結果表明：電子束還原法制備SrAl2O4：Eu2+，Dy3+熒光粉的最佳照射時間為15min，最佳Eu摻雜量為2mol%，最佳H38O3添加量為10 mol%，得到的晶粒尺寸在200μm左右。
　　第五章：本章中綜合討論了各制備條件對材料發(fā)光性能的影響，并結合實驗測試結果的分析和資料，推出了改善的SrAl2O4：Eu2+，Dy3+發(fā)光機理模