紅色長余輝發(fā)光陶瓷的合成與性質.pdf

1、長余輝發(fā)光材料和陶/搪瓷材料的相結合研究始于80年代，當時采用的是傳統(tǒng)的硫化物體系長余輝發(fā)光材料。20世紀90年代，隨著多種新型長余輝材料的發(fā)現(xiàn)，使性能更佳的長余輝陶/搪瓷制品的開發(fā)成為可能。出現(xiàn)了將鋁酸鹽體系、硅酸鹽體系的長余輝材料應用于陶瓷行業(yè)的趨勢，而且發(fā)現(xiàn)這種長余輝陶/搪瓷制品性能穩(wěn)定、發(fā)光強度達到發(fā)光粉的80％，發(fā)光時間可達12h以上，同時應用工藝簡單，可直接用于傳統(tǒng)的陶/搪瓷制品工藝進行生產(chǎn)，但發(fā)光顏色一般為藍綠色。

2、 長期以來，由于紅色長余輝發(fā)光材料的研究沒有獲得明顯的進展，所以，紅色長余輝玻璃/陶瓷的研究也止步不前。本論文的目的就是試研制一種具有優(yōu)良的機械強度、耐磨性、耐水性、耐候性以及發(fā)光性能的紅色長余輝發(fā)光陶瓷。 CaTiO<,3>：Pr<'3+>是一種化學性質穩(wěn)定的紅色長余輝發(fā)光材料。由于其色坐標(x=0.680,y=0.311)和NTSC的理想色坐標(x=0.67,y=0.33)極為接近，因而具有潛在的應用價值。名義組成為Ca<,

3、0.8>Zn<,0.2>TiO<,3>:Pr<'3+>，Na<'+>的紅色長余輝發(fā)光材料其發(fā)光強度比CaTiO<,3>：pr<'3+>有很大改善。而且鈦酸鹽本身就是一種機械強度、耐磨性、耐水性、耐候性都非常好的陶瓷材料。所以鈦酸鹽發(fā)光材料成為研制發(fā)光陶瓷的可選材料之一。 銪激活的堿土金屬硫化物發(fā)光材料MS：Eu<'2+>(M=Mg，Ca，Sr,Ba)存在合成條件苛刻，Eu<'2+>在空氣中易氧化Eu<'3+>，一般要求在還原或者

4、保護性氣氛下進行)。而且在空氣中不穩(wěn)定，易與空氣中的CO<,2>和H<,2>O發(fā)生反應。但20世紀80年代后MS：Eu<'2+>的合成工藝獲得重要突破，同時發(fā)現(xiàn)通過摻雜激活劑，能大幅度提高發(fā)光效率，利用表面包覆膜等表面改性方法防潮促穩(wěn)定性研究也獲得了很大進展；是目前研究最多應用最廣泛的紅色長余輝發(fā)光材料。具有其激發(fā)區(qū)在綠色區(qū)，發(fā)光亮度較好，余輝時間較長。 既然能成功研制出性能較優(yōu)良的綠轉紅農(nóng)用轉光膜，就有可能研制出性能較好的紅色

5、長余輝發(fā)光玻璃/發(fā)光釉。因為將CaS：Eu<'2>發(fā)光粉分散到透明的這層玻璃質中也起到了類似表面包覆膜產(chǎn)生的作用。因此本論文首先研究了鈦酸鹽紅色長余輝發(fā)光陶瓷的制備和它的發(fā)光性質。并針對其激發(fā)區(qū)主要在紫外光區(qū)，嘗試著在這個基礎上進行一些改進，來提高發(fā)光陶瓷的發(fā)光性能，以便達到一般生活普通應用的要求。 然后嘗試研制了紅色長余輝發(fā)光釉，制備了Ca<,0.8>Zn<,2>TiO<,3>：Pr<'3+>發(fā)光釉和CaS：Eu<'2+>發(fā)光

6、釉。并比較了其發(fā)光性能。主要工作如下： 1．用正交實驗確定鈦酸鹽發(fā)光陶瓷的燒結條件用高溫固相法合成紅色長余輝發(fā)光Ca<,0.8>Zn<,0.2>TiO<,3>:Pr<'3+>，Na<'+>，再用其制成鈦酸鹽發(fā)光陶瓷。并用正交實驗法研究了H<,3>BO<,3>含量、燒結溫度、時間和壓制時的壓強對陶瓷的發(fā)光性能的影響。 2．超微/納米鈦酸鹽發(fā)光陶瓷的制備利用溶膠-凝膠法制得新型納米紅色長余輝發(fā)光材料 Ca<,0.8>Zn<,

7、0.2>TiOI<,3>：Pr<'3+>，Na<'+>，再用其紅色長余輝性質制成納米鈦酸鹽發(fā)光陶瓷。采用熒光光譜和電鏡掃描研究陶瓷的發(fā)光性質和形貌，發(fā)現(xiàn)制備得到的 Ca<'0.8>Zn<,0.2>TiO<,3>：Pr<'3+>，Na<'+>納米發(fā)光陶瓷的激發(fā)光譜是峰值位于338 nm附近的寬帶光譜，發(fā)射光譜是峰值位于616.8 nnl的寬帶光譜，對應pr<'3+>的 <'1>D<,2>-<'3>H<,4>躍遷發(fā)射。通過研究找到了制備Ca

8、<,0.8>Zn<,0.2>TiO<,3>：Pr<,3+>，Na<'+>納米發(fā)光陶瓷的最佳工藝條件。與普通鈦酸鹽發(fā)光材料制得的陶瓷比較，納米粉制備的陶瓷的燒結溫更低，發(fā)光性能也更好。 3．紅色長余輝發(fā)光釉的研制制備了Ca<,0.8>Zn<,0.2>TiO<,3>：Pr<'3+>發(fā)光釉和CaS：Eu<'2+>發(fā)光釉。發(fā)現(xiàn)無任是初始亮度還是余輝時間，CaS：Eu<'2+>發(fā)光釉的發(fā)光性能較Ca<'0.8>Zn<0.2>TiO<,3>