【摘 要】
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暖色调长余辉发光材料一直是长余辉研究领域重点。本论文以硅酸盐Sr3SiO5作为基质材料,采用共沉淀、燃烧法结合高温固相反应法成功制备了系列Eu2+掺杂的暖色调长余辉发光材料
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暖色调长余辉发光材料一直是长余辉研究领域重点。本论文以硅酸盐Sr3SiO5作为基质材料,采用共沉淀、燃烧法结合高温固相反应法成功制备了系列Eu2+掺杂的暖色调长余辉发光材料,系统地研究了 Si、Sr格位元素调控对材料结构与余辉性能的影响;借助光谱分析和理论计算,阐明了长余辉机理,通过优化制备工艺,获得了高性能的暖色调长余辉发光材料,并探索了其潜在的应用。本论文的主要研究工作及结论如下:(1)设计并制备了低Eu2+掺杂的不同Ge4+含量的Sr3Si1-xGexO5:Eu2+(x=0.0～1.0)长余辉发光材料。研究了 Ge4+含量对长余辉性能的影响,在模拟太阳光辐照条件下,将Sr3SiO5:Eu2+的余辉时间由100 s提升至约7000 s。同时,结合实验光谱数据及DFT计算,我们认为其电子陷阱源于氧缺陷,并构建了 HRBE图对余辉机理给出了合理的解释。(2)制备了 Sr3SiO5:Eu2+,TM(TM=Sc3+,Hf4+,Zr4+,Ti4+,Nb5+)发光材料,并系统地研究了其长余辉发光性能;发现Sr3Si1-xNbxO5:Eu2+具有优异的长余辉发光性能,在紫外光辐照5分钟后,其余辉时间可达14小时,余辉初始亮度可超1000 mcd/m2。随后我们使用EPR等测试手段结合DFT计算系统地研究了 Nb5+对材料余辉性能影响的内在机理,并探讨了在不同领域潜在的应用价值。(3)设计并采用燃烧法结合高温固相反应法成功合成了一系列(Sr1-xBax)3SiO5:0.05%Eu2+,Nb5+长余辉发光材料。通过优化Sr2+/Ba2+比值,调整带隙及陷阱深度,发现Ba含量为x=0.12时其发光颜色最接近商业化的Y2O2S:Eu3+,Mg2+,Ti4+色坐标,且具有超过16小时的余辉时间,该体系中最长时间超过20小时,这是目前在该波长的所有暖色调长余辉发光材料中性能最佳的材料。同时,我们将该材料与目前市售的暖色调长余辉发光材料进行了系统的比较,二者性能接近,表明该体系具有很大的商业潜力。上述研究结果可为新型长余辉发光材料的研发提供参考,具有重要的学术意义和潜在应用价值。
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