Eu、Dy摻雜MAl12O19(M=Ba,Sr,Ca)長(zhǎng)余輝發(fā)光性能研究.pdf

1、長(zhǎng)余輝材料是一種能夠儲(chǔ)存能量，在激發(fā)源關(guān)閉后仍然具有相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間的余輝發(fā)射的發(fā)光材料，它在儀表顯示盤、劇場(chǎng)、地鐵、機(jī)場(chǎng)、大型商場(chǎng)等公共場(chǎng)所的應(yīng)急指示照明，安全標(biāo)識(shí)，交通運(yùn)輸標(biāo)識(shí)，裝飾等方面均有廣泛用途，近年來(lái)又逐漸拓展到信息存儲(chǔ)、高能射線探測(cè)等應(yīng)用領(lǐng)域。目前商業(yè)應(yīng)用的長(zhǎng)余輝發(fā)光材料主要有鋁酸鹽和硅酸鹽兩大類。鋁酸鹽長(zhǎng)余輝材料，以其余輝時(shí)間長(zhǎng)，不含有害物質(zhì)，化學(xué)穩(wěn)定性高等優(yōu)點(diǎn)倍受關(guān)注，并且已經(jīng)取得巨大的經(jīng)濟(jì)效益，但是就目前而言，鋁酸鹽長(zhǎng)余輝

2、材料還存在比如發(fā)光顏色單一，余輝機(jī)理不明等問(wèn)題，仍然需要對(duì)該類材料做更進(jìn)一步的研究和開(kāi)發(fā)。
　　 目前已經(jīng)或正在開(kāi)發(fā)的新型堿土鋁酸鹽體系長(zhǎng)余輝材料主要是Eu2+激活的鋁酸鹽長(zhǎng)余輝材料。Eu2+離子電子構(gòu)型為：4f75s25p65d0，其發(fā)光是由4f65d→4f7躍遷所引起的，由于5d殼層電子能級(jí)是裸露的，受外界晶體場(chǎng)影響很大，故在不同基質(zhì)晶體場(chǎng)中，5d能級(jí)被劈裂程度不同，導(dǎo)致Eu2+離子的發(fā)光波長(zhǎng)存在很大不同。本文采用高溫固相法

3、合成了稀土摻雜的BaAl12O19發(fā)光材料，研究了：(1)不同的氣氛條件下合成了BaAl12O19：Eu2+/Eu3+，Dy3+發(fā)光材料光致發(fā)光和余輝發(fā)光性能，并對(duì)樣品中出現(xiàn)的自還原現(xiàn)象進(jìn)行了分析和進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)研究；(2)根據(jù)Eu2+離子的發(fā)光波長(zhǎng)隨基質(zhì)影響大的特點(diǎn)，通過(guò)基質(zhì)互換的方式，分析了不同Ba/Sr和Ba/Ca比例對(duì)樣品結(jié)構(gòu)，光致發(fā)光和余輝發(fā)光性能的影響，并結(jié)合材料的熱釋光譜對(duì)余輝機(jī)理進(jìn)行了分析。
　　 采用高溫固相法，

4、在不同的氣氛條件下合成了BaAl12O19：Eu2+/Eu3，Dy3+發(fā)光材料。X射線衍射(XRD)表明：實(shí)驗(yàn)得到了純凈的BaAl12O19相結(jié)構(gòu)，Eu、Dy的摻入并未改變相結(jié)構(gòu)。Eu、Dy摻雜后導(dǎo)致XRD衍射峰向高角度有微小移動(dòng)，顯示Eu、Dy取代晶格中Ba后而使面間距發(fā)生變化。發(fā)射光譜表明：不同條件下合成的樣品都存在Eu2+的4 f65 d1→4f7之間的寬帶躍遷：空氣氣氛下合成的樣品中Eu2+的寬帶躍遷的存在表明樣品中發(fā)生了自還原

5、現(xiàn)象。Dy3+的加入使樣品發(fā)光增強(qiáng)，同時(shí)樣品具備了長(zhǎng)余輝特性。還原氣氛下合成的Eu、Dy共摻樣品的余輝衰減和熱釋光研究表明所得樣品具有良好的室溫和高溫長(zhǎng)余輝性能。
　　 采用高溫固相法合成了Ba1-xMxAl12O19：Eu2+，Dy3+(M=Sr，Ca)熒光粉，研究了Eu2+，Dy3+在MAl12O19(M=Ba，Sr，Ca)的單一基質(zhì)和混合基質(zhì)中發(fā)光性能。X射線衍射(XRD)分析表明，實(shí)驗(yàn)得到六方結(jié)構(gòu)的MAl12O19(M=

6、Ba，Sr，Ca)相，同屬于P63/mmc(194)空間群，具有相同的物相結(jié)構(gòu)。熒光光譜表明MAl12O19：Eu2+，Dy3+(M=Ba，Sr，Ca)均以Eu2+為唯一的發(fā)光中心，發(fā)射光譜呈寬帶譜，峰位分別位于440nm(M=Ba)、415nm(M=Ca)、395nm(M=Sr)，通過(guò)改變基質(zhì)中Ba，Sr和Ba，Ca比例，樣品的發(fā)射峰值可在395nm-440nm之間進(jìn)行連續(xù)調(diào)節(jié)。余輝特性曲線、熱釋光圖譜表明物相結(jié)構(gòu)相同的MAl12O1

7、9：Eu2+，Dy3+(M=Ba，Sr，Ca)其余輝特性有很大的差別：樣品要具備較好的余輝性能，不僅要有適當(dāng)?shù)南葸M(jìn)能級(jí)，而且陷阱濃度也必須達(dá)到一定的量，BaAl12O19：Eu2+，Dy3+滿足這個(gè)條件所以具有較好的余輝性能，而CaAl12O19：Eu2+，Dy3+和SrAl12O19：Eu2+，Dy3+陷阱濃度太低所以余輝性能較差。
　　 采用高溫固相法，在空氣氣氛下合成了BaAl12O19：Eu。通過(guò)改變Eu2O3的摻雜量來(lái)

8、考量不同摻雜濃度的樣品中Eu2+和Eu3+的占有比例，根據(jù)電荷補(bǔ)償原理，在樣品中添加低價(jià)態(tài)正離子Na+或者高價(jià)態(tài)離子Si4+來(lái)促進(jìn)或者抑制Eu3+發(fā)生自還原反應(yīng)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：(1)摻雜2％Eu時(shí)，Eu3+發(fā)生自還原的比例最高，當(dāng)Eu摻雜量逐漸增加時(shí)，Eu3+發(fā)生自還原的比例逐漸降低，而當(dāng)Eu摻雜量達(dá)到或超過(guò)6％時(shí)，材料中不會(huì)發(fā)生自還原反應(yīng)，這說(shuō)明當(dāng)材料符合發(fā)生自還原的基本條件時(shí)，摻雜的量對(duì)材料自還原的進(jìn)行起抑制作用的；(2)Si4+的