稀土掺杂包含镓酸盐、铝酸盐和硅酸盐纳米晶玻璃陶瓷的合成与发光性质

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本文通过溶胶凝胶法分别制备了包含MgB2O4(B=Ga,Al)和Sr2SiO4纳米晶的MgO-Ga2O3-SiO2,MgO-Al2O3-SiO2、SrO-Al2O3-Si O2玻璃陶瓷。通过对玻璃组成,热处理条件,掺杂离子种类或浓度等条件的改变实现对玻璃陶瓷发光性质的调控,调制其发光特性实现高效发射。对影响样品微结构和荧光性质的因素,包括基质的组成,样品的热处理温度,稀土元素的种类和掺杂量等做了系统的研究和剖析。取得的主要研究成果有:(1)通过对样品进行结构和荧光性质的分析,研究了样品中MgO-Ga2O3,MgO-Al2O3和SrO含量的改变,对玻璃陶瓷的结构和发光性质的影响。结果表明,随着样品组分中MgO,SrO,Ga2O3,Al2O3含量的增加,同一退火温度,在玻璃基质中更有利于MgGa2O4,MgAl2O4和Sr2SiO4纳米晶析出。对比不同组分的玻璃陶瓷荧光性质,发现增加MgO-Ga2O3,MgO-Al2O3,SrO的含量能有效提高样品的发光强度。(2)在不改变样品组分的条件下,通过对样品进行不同温度下退火处理,研究了温度对玻璃陶瓷结构及发光性能的影响。随着温度的升高,观察到MgGa2O4,MgAl2O4、Sr2SiO4纳米晶尺寸逐渐增大,最终导致晶粒的聚集。样品的荧光发射强度随着热处理温度升高逐渐增强,随着温度进一步升高,荧光强度有所减弱。表明温度对玻璃陶瓷的结构和发光性能有较大影响。(3)通过在样品中掺杂不同种类及含量的稀土离子,观察稀土离子对玻璃陶瓷的结构和发光性能的影响,结果表明少量稀土离子的掺杂并不改变基质晶体的结构。在掺杂Eu3+/Dy3+的样品中,发射光谱中观察到明显的来源于Eu3+的5D0-7Fj(j=0,1,2,3,4)跃迁的特征发射峰,而在480 nm,580 nm和665 nm处的发射峰则来自于Dy3+离子,表明Eu3+/Dy3+离子掺杂的玻璃陶瓷具有应用于白光LED领域的潜在可能。在共掺杂Er3+/Yb3+的样品中观察到从Yb3+到Er3+的能量传递,且随着Yb3+含量增加,Er3+的发光强度逐渐增强,同时研究证实了Er3+/Yb3+体系中双光子上转换过程。
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联系人:周先生电话:18653906677程大利,一九四五年生。编审,中国画学会副会长,中国美术家协会理事,中国国家画院院务委员、程大利工作室导师,中央文史馆馆员,荣宝斋画院程大