微波辅助法制备碳酸锶基稀土光致发光材料的研究

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本文采用微波辅助共沉淀法合成SrCO3:Eu3+红色发光粉和SrCO3:Tb3+绿色发光粉,并将样品SrCO3:Eu3+进行高温还原制备SrCO3:Eu2+红色发光粉。利用XRD、SEM、FT-IR、Raman、激光粒度仪和PL-PLE等仪器对样品SrCO3:Re(Re=Eu3+,Eu2+,Tb3+)进行物相、形貌、结构、粒度和发光性能等分析。主要探讨了稀土离子掺量和制备工艺条件对稀土发光材料样品SrCO3:Re(Re=Eu3+,Eu2+,Tb3+)性能的影响,初步探讨样品Sr(1-x)CO3:xTb3+加入聚丙烯中制备发光塑料的性能情况,结果表明:   (1)样品SrCO3:Eu3+能够被284nm和393nm的紫外光以及464nm可见光有效激发,在614 nm波长处产生发射,属于红色发光。在284 nm激发下,Eu3+的猝灭浓度为3%;在393和464 nm激发下,Eu3+的猝灭浓度为12%。其自身浓度猝灭机理均为电偶极-偶极相互作用。   (2)微波辅助共沉淀法制备SrCO3:Eu3+红色发光粉的最佳工艺条件:微波功率600 W,微波温度60℃,微波时间50 min,反应滴加速度21 min/150mL。与传统共沉淀法相比,采用微波辅助共沉淀.法具有反应快、节能、发光性能好等优点。   (3)将样品SrCO3:Eu3+进行高温还原得到SrCO3:Eu2+,其激发图谱由220~320 nm和400~580 nm两个宽带光谱组成;其发射图谱为峰值位于610 nm(λex=475 nm)的宽带发射,属于红色发光。其最佳煅烧温度为1100℃,硼酸最佳用量为15%。与传统高温固相还原法相比,采用微波辅助共沉淀-高温还原法制备样品SrCO3:Eu2+,其激发和发射光谱的谱带变宽,增大了样品的应用范围。   (4)样品Sr(1-x)CO3:xTb3+能够被231 nm为中心的宽带吸收有效激发,发射波长位于543 nm,属于绿光发光。Tb3+的猝灭浓度为3.5mol%,其自身浓度猝灭机理为交换相互作用。反应物中CO32-与Sr2+的最佳比值为2.7。   (5)将样品Sr(1-x)CO3:xTb3+加入聚丙烯中制备发光塑料,其在543 nm处出现明显的发射峰,属于绿色发光;且发光粉的加入对塑料的冲击强度和拉伸强度影响都不大。这种发光塑料可望应用于装饰装修和产品防伪等领域。
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