鋁酸鈣長余輝發(fā)光材料的燃燒法制備及性能研究.pdf

1、本文研究了CaAl2O4體系的紫色長余輝磷光粉:通過在適當范圍內調節(jié)激活劑的濃度﹑改變基質組成,進而得到合適的組分配比,同時還考察了其他因素對該長余輝材料發(fā)光性能的影響,最終得到了一種發(fā)光亮度高,余輝時間長的長余輝磷光粉,并就長余輝材料的發(fā)光機理進行了探討。通過實驗發(fā)現(xiàn),CaAl2O4:Eu2+,Nd3+長余輝磷光粉的發(fā)光特性與稀土離子Eu2+和Nd3+含量密切相關,當Eu2+摩爾含量為2％時,該磷光粉發(fā)光性能最佳;輔助激活劑Nd3+的

2、加入,發(fā)光初始亮度和余輝時間均有所提高,當Nd3+/Eu2+摩爾比例在1:1時效果最好。討論了助熔劑硼酸摻量,合成溫度,尿素摻量對CaAl2O4:Eu2+,Nd3+發(fā)光性能的影響,進而確定最佳燃燒合成條件。研究發(fā)現(xiàn),當硼酸摩爾含量為15%,溫度為600℃,尿素/NO3-摩爾比例為2:1時,發(fā)光性能最好。同時通過XRD衍射圖譜,掃描電鏡圖譜,熒光光譜等對合成樣品的晶體結構,表面微觀形貌,激發(fā)﹑發(fā)射光譜進行了研究?；|組分的微量變化對余輝性

3、能有一定的影響,通過實驗得出,樣品標識為Ca0.93Al2O4:Eu0.022+,Nd0.023+的試樣余輝性能最好。CaxAl2O4:Eu0.022+,Nd0.023+中x值的變化導致了新物相的生成;并且隨x值的降低,雜相越來越明顯, CaAl2O4衍射峰強度逐漸減弱；熒光光譜不受x值變化的影響。堿土金屬Sr的加入可有效改善磷光體發(fā)光性能。在加入Sr的樣品中始終沒有發(fā)現(xiàn)含Sr2+的物相出現(xiàn),說明Sr2+進入晶格后,只是部分取代原來Ca

4、2+的位置。另外Sr的加入導致了試樣晶格常數(shù)變大,激發(fā)光譜和發(fā)射光譜也隨鍶添加量的增大而發(fā)生藍移現(xiàn)象。合成CaAl2O4: Eu2+,Nd3+,RE3+的過程中發(fā)現(xiàn),Sm3+離子的加入并不能改善CaAl2O4: Eu2+,Nd3+的發(fā)光性能。當Pr3+、Dy3+、Gd3+與Nd3+以一定共摻雜比例作為CaAl2O4: Eu2+的輔助激活劑時,產物發(fā)光性能均有所改善。RE3+的摻入對CaAl2O4:Eu2+,Nd3+,RE3+的晶體結構影

5、響不大,仍屬于單斜晶系,并且未發(fā)現(xiàn)其它雜相出現(xiàn)。隨著RE3+離子半徑的增大,產物晶格參數(shù)變大; RE3+離子的加入,對激發(fā)光譜和發(fā)射光譜均無明顯影響,激發(fā)和發(fā)射峰位分別位于334nm和442nm,對應于Eu2+的4f7和4f65d1之間的躍遷。對稀土Eu2+離子的激活理論進行了研究:裸露在Eu2+外層的5d軌道受到晶體場環(huán)境影響顯著。因此在長余輝發(fā)光材料中,隨著各種基質化合物的晶體場結構的不同,4f65d1能帶劈裂幅度不同,進而導致了E