【摘 要】
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长余辉发光材料因其具有较强的光致发光强度及长余辉现象从而逐渐成为研究热点。经过几十年的发展,长余辉发光材料从最初硫化物体系逐渐发展到如今铝酸盐体系,其光致发光强度和余辉性能都得到了巨大提升。硫化物作为传统的长余辉发光材料,其化学性质不稳定,分解后易污染环境;铝酸盐遇水容易分解,发光性能降低,在化学稳定性和耐水性方面的表现与实际应用还有一定距离。因此,需要开发一种绿色环保、化学性质稳定以及耐水性强的
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长余辉发光材料因其具有较强的光致发光强度及长余辉现象从而逐渐成为研究热点。经过几十年的发展,长余辉发光材料从最初硫化物体系逐渐发展到如今铝酸盐体系,其光致发光强度和余辉性能都得到了巨大提升。硫化物作为传统的长余辉发光材料,其化学性质不稳定,分解后易污染环境;铝酸盐遇水容易分解,发光性能降低,在化学稳定性和耐水性方面的表现与实际应用还有一定距离。因此,需要开发一种绿色环保、化学性质稳定以及耐水性强的长余辉材料,而硅酸盐体系长余辉材料正好满足以上需求。此外,粉末态的长余辉发光材料是无法直接应用在实际生活中,需要借助其它载体才可以使用。因此,本文将硅酸盐粉末态的长余辉材料嵌入到氧化物玻璃陶瓷中,可以获得发光性能优异、化学性质稳定且耐水性好的长余辉发光材料。鉴于以上论述,本文以绿色长余辉材料β-Sr2SiO4:Eu2+,Dy3+为研究对象,采用高温固相法制备样品,利用XRD、SEM、激发发射谱、热释光谱和余辉衰减曲线等表征手段对样品的性能进行分析,并通过改变制备工艺条件、稀土离子掺杂浓度以达到提高发光强度和余辉性能的目的。最后,把粉末态长余辉材料嵌入到氧化物玻璃陶瓷中,并对其光学性能进行详细的探究。主要研究内容如下:(1)通过改变NH4F的添加量、Eu2+离子掺杂浓度、煅烧温度等实验条件,利用XRD、SEM以及光致发光谱表征β-Sr2SiO4:Eu2+荧光粉的光致发光强度变化。通过探究不同添加量的NH4F对样品光致发光强度的影响,发现NH4F质量比为5%时,发光强度最高;当继续添加时,会出现熔融现象,光致发光强度降低。此外,探究了不同煅烧温度对样品光致发光强度的影响,煅烧最佳温度为1400℃,继续增加温度,光致发光强度降低,制备样品出现熔融现象。最后,还探究了Eu2+离子掺杂浓度对样品的光致发光强度影响。当Eu2+离子掺杂浓度为0.006 mol时,其发光强度最高;继续增加Eu2+离子掺杂浓度,发光强度下降,这是由于高浓度掺杂引起β相Sr2SiO4的Eu2+离子浓度猝灭,从而降低了发光强度。(2)在制备β-Sr2SiO4:Eu2+荧光粉的最佳条件基础上引入Dy3+离子,然后通过XRD、SEM、激发发射谱、热释光谱、余辉衰减曲线等对样品进行分析。研究发现共掺样品的发光强度低于单掺的情形,这来源于Dy3+离子的引入提高了陷阱的密度,使其可以捕获更多的电子,从而导致发光强度降低。双掺杂的余辉时间长达1 h以上,而单掺杂的余辉时间5 min基本结束,且双掺杂的余辉初始强度是单掺的44倍之多,说明Dy3+离子的引入,提高了余辉性能。通过热释光谱的分析,发现Dy3+的引入,提高了陷阱的密度,但是未引入新的陷阱。此外,对样品的深陷阱进行了研究,发现其对余辉性能影响较小。继而,对材料的热稳定进行了分析,在100℃时,其发光强度是室温的83.22%。最后对样品的余辉机理进行了详细的介绍。(3)利用两步法将β-Sr2SiO4:Eu2+,Dy3+长余辉粉末材料与玻璃粉混合煅烧,制备出具有长余辉发光性能的玻璃陶瓷。通过XRD、SEM的表征,发现荧光粉和玻璃粉完全融合在一起,显现出β相Sr2SiO4。随着荧光粉掺杂量的增多,光致发光强度和余辉性能得到提升,这是由于发光中心Eu2+离子增多导致。此外,通过与粉末态长余辉材料进行稳定性对比测试,发现在同样的环境下,玻璃陶瓷的发光性能的稳定性明显高于粉末态。
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