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玻璃和陶瓷是两种重要的无机非金属材料,已得到了广泛应用。随着经济和科学技术的发展,某些领域要求玻璃/陶瓷具有特殊的性质,如X射线转换玻璃,农用日光转换玻璃,航空陶瓷,发光陶瓷等。能够白天储光、晚上发光的玻璃/陶瓷称为长余辉发光玻璃/陶瓷(又称为夜光玻璃/陶瓷)。长余辉玻璃/陶瓷是一种绿色照明(指示)材料,有广阔的应用前景。 本论文研究了红绿蓝三基色长余辉玻璃/陶瓷的合成及其发光性质。 1 长余辉玻璃/陶瓷的合成工艺及表征方法 采用一步法和二步法合成长余辉玻璃/陶瓷。一步合成法是指将配料高温熔融降温,形成大量具有微晶结构的玻璃/陶瓷态;两步合成法是指由底料(也称基质)与夜光粉高温共熔制备长余辉玻璃/陶瓷。 采用RF—5301PC荧光分光光度计测定激发光谱、发射光谱和磷光衰减曲线;用日本理学D/max-RA型X-射线衍射分析仪测定样品的晶型结构;用ELSES—7188热释光谱仪研究样品的热释光曲线。 2 绿色长余辉玻璃 用高温固相合成法合成33SrO·67B2O3(SB)和26SrO·20Al2O3·30B2O3·12SiO2·12Na2O(SABSN)基料。 在(95%N2+5%H2)还原性气氛下(一步法)合成了长余辉玻璃40SrO·30Al2O3·30B2O3·0.1Eu2O3·0.1Dy2O3(GA);分别用基料SB、基料SABSN和SrAl2O4:Eu,Dy(SAED)混合高温熔融(二步法)合成了长余辉玻璃(1-x)(33SrO·67B2O3)+xSAED(GB)和(1-x)(26SrO·20Al2O3·30B2O3·12SiO2·12Na2O)+x SAED(GC)。玻璃GA,GB,GC的发射峰值依次为493 nm、462 nm、516 nm,发光强度和时间都是SAED>GC>GB>GA.玻璃的发射光谱峰值随玻璃组成不同而发生位移。两种方法合成的长余辉玻璃发光性质存在着明显的差异。同一种方法下,玻璃基料决定玻璃的网络结构,同时也影响着长余辉玻璃的发光性质,基料SABSN的性能优于基料SB。3蓝色长余辉玻璃 用S几Mgsi207;Eu,Dy(SMSB)蓝色夜光粉和基料SABSN,在无保护气氛下,于1000一1 150℃烧制5一10 min制备了蓝色长余辉玻璃GD.30O4 50llln紫外光能有效激发玻璃GD,发射450一520lun的蓝光,余辉时间长达12小时.4红色CaZnTio3:pr(CzTP)的敏化发光 金属离子TM(TM== Bi3+,euZ+,MnZ+,PbZ+)离子对ezTP敏化,发现CZTP一Bi强度最好.其荧光光谱在较CZ即荧光光谱发生了明显的变化.在CZTP一Bi中,无330nm的激发峰,激发峰380lun处的强度是CZTP的两倍,而CZTP中334nm处的强度是380Inn强度的两倍;CZTP一Bi出现有2202 50lun范围内新的很强激发峰;在CZTP一Bi中380 nm、400一50onln弱激发峰激发峰显著增强;余辉起始亮度较CZTP增加了40%;热释峰位置较CZTP向低温区偏移97K170K.以上分析表明CZTP一Bi中存在着Bi3+叶P尸+的能量传递,Bi3+对Prs+离子能产生良好的敏化发光,能够有效的延长余辉时间. CzTp一RE(咫=Nd3+,sm,+,Eu3+,Ga,+,肠3+,Dy,+,Ho,+,Er3+,Tm3+)各激发主峰均为330nln和380llln,但其相对强度随RE变化而变化,荧光强度较CZTP增加了10%一60%.热释光曲线表明过渡金属离子和稀土离子延长了CaZnTIO3:Pr的发光时间,在CaTIO3晶体中都形成了深的陷阱能级.5红色长余辉陶瓷 硼酸能有效促进CZTP的成瓷,得到红色陶瓷CB.当硼酸物质的量含量为10一30%时,成瓷效果好,以20%发光效果最好,其最有效激发波长由33OIun转移为380 Iun. 参照蓝色长余辉玻璃的方法,用商用CaS:Eu发光粉与SABSN,在空气气氛下1000一1200℃烧制4一6 min,得发光效果较好的红色长余辉陶瓷CP.