稀土摻雜Ca-,2-Zn-,4-Ti-,16-O-,38-晶體的可控制備和發(fā)光性質的研究.pdf

1、堿土金屬鈦酸鹽不但化學性質穩(wěn)定而且具有合適的禁帶寬度，是一種優(yōu)良的發(fā)光材料基質。Ca2Zn4Ti16O38：Pr3+(簡寫為：CZT∶Pr)的激發(fā)光譜從紫外光區(qū)延伸到可見光區(qū)(250～500 nm)，能被可見光有效激發(fā)，產生紅光發(fā)射且呈現(xiàn)很慢的余輝衰減性能。CZT∶Pr能燒結成瓷，具有良好的熱穩(wěn)定性和機械強度，是一種新型的紅色發(fā)光陶瓷。
　　 然而，高溫固相法制備CZT∶Pr需要2天時間；用溶膠-凝膠法制備CZT∶Pr也需要在9

2、50℃下反應21 h。這些苛刻的制備條件(耗時耗能)與當今倡導的節(jié)能的綠色制備方法存在著一定的距離。因此，CZT∶Pr最優(yōu)化合成工藝是一個亟待解決的問題。
　　 另外，CZT∶Pr還存在著發(fā)光強度弱和余輝時間短等缺點。因此，通過進一步摻雜來尋找輔助激活劑是本文研究的重點內容。
　　 同時，為了實現(xiàn)以CZT為基質的熒光粉對日光中的藍、綠光的有效吸收，本論文還對單摻Eu、Sm離子的CZT熒光粉進行了研究，考察了摻雜離子濃度及

3、合成條件對其發(fā)光性質的影響。具體的內容如下：
　　 1.Ca2Zn4Ti16O38∶Pr晶體的可控制備和發(fā)光性能
　　 采用溶膠-凝膠法，考察了前驅溶液的pH值對CZT∶Pr的物相組成、形貌和發(fā)光性質的影響。當前驅溶液的pH≤3時，在高溫爐中900℃煅燒8 h就可獲得顆粒均勻細小、球狀、物相單一的CZT∶Pr熒光粉；熒光測試表明，該熒光粉能被可見光有效激發(fā)，在614 nm和644 nm處發(fā)光性能優(yōu)異，并呈現(xiàn)很慢的余輝衰減

4、特性。
　　 前驅體制備條件相同時，采用微波輔助加熱，800℃，2 h就可獲得物相單一的CZT∶Pr熒光粉；與在馬弗爐中(900℃，8 h)制備的熒光粉相比，900℃，4 h所制得的熒光粉具有更好的發(fā)光和余輝性能。用溶膠凝膠-微波法制備的CZT∶Pr熒光粉既保持了其優(yōu)異的發(fā)光性能又降低了反應溫度和縮短了反應時間，是一種節(jié)能環(huán)保型的綠色合成方法。
　　 2.Ca2Zn4Ti16O38∶Pr，RE的合成及其發(fā)光性質研究

5、>　　 通過在CZT∶Pr發(fā)光基質中摻雜一系列稀土離子，考察了RE3+種類和濃度對CZT∶Pr發(fā)光和余輝性能的影響。結果表明：Y3+，La3+，Gd3+，Er3+和Lu3+都分別在不同程度上增強了CZT∶Pr的發(fā)光性能，其中Lu3+的敏化發(fā)光效果最好，并延長了其余輝時間；而摻入Ce3+，Nd3+，Tb3+稀土離子時，卻削弱了Pr3+在基質中的發(fā)光性能；Eu3+，Sm3+在基質中起到了發(fā)光中心作用，CZT∶Pr，Eu和CZT∶Pr，Sm

6、均呈現(xiàn)Eu3+，Sm3+的特征發(fā)光，沒有了Pr3+特征發(fā)光。
　　 3.Ca2Zn4Ti16O38∶RE(RE=Eu3+，Sm3+)的合成、表征和發(fā)光性質
　　 分別以Eu3+，Sm3+作為激活劑，采用溶膠-凝膠法制備了CZT∶Eu3+和CZT∶Sm3+熒光粉。結果表明：Eu3+，Sm3+的摻入沒有改變基質的結構和組成。其中CZT∶Eu3+能有效地吸收近紫外、藍光和綠光而轉換成紅色發(fā)光，并表現(xiàn)出一定的長余輝性能。在適量的