正交试验法优化长余辉发光材料Sr2MgSi2O7∶Eu2+,Dy3+的合成工艺

采用高温固相法在碳粉还原气氛下合成蓝色长余辉发光材料Sr2MgSi2O7∶Eu2+,Dy3+。通过正交试验,以初始余辉亮度和余辉时间为评价指标,研究了烧结温度、Eu2+、Dy3+和硼酸的摩尔分数对发光材料余辉性能的影响。结果表明:各个因素在实验设定水平范围变化时,最佳合成工艺为烧结温度1300℃,Eu2+、Dy3+和硼酸的摩尔分数分别为2%,4%,10%。按照上述工艺条件合成的样品余辉性能最佳,初始余辉亮度可达2238mcd/m2,余辉时间超过1400s。样品具有250nm～450nm的激发范围,发射峰位于470nm。     

水热-均匀沉淀法制备亚微米长余辉发光材料SrAl_2O_4∶Eu,Dy

采用水热-均匀沉淀法,以尿素为沉淀剂,在聚四氟乙烯低温反应釜中160℃水热,在较低的煅烧温度下制备了亚微米级长余辉发光材料Sr0.97Al2O4∶Eu0.01,Dy0.02。XRD结果表明,在1000℃煅烧4h能得到单相的SrAl2O4∶Eu,Dy,SEM测试显示SrAl2O4∶Eu2+,Dy3+发光材料为球状形貌,粒径大小约为200～500nm,激发和发射光谱结果表明,随着煅烧温度升高,SrAl2O4∶Eu2+,Dy3+的发光强度也随之增强,其激发光谱峰值位于360nm,发射光谱峰值位于513nm,SrAl2O4∶Eu2+,Dy3+在1100℃煅烧后的余辉衰减时间比1000℃煅烧后显著提高,其热释光谱峰值在80～90℃。     

钬掺杂对SrAl_2O_4∶Eu~(2+),Dy~(3+)发光性能的影响

首次研究了Ho3+掺杂对SrAl2O4∶Eu2+,Dy3+发光性能的影响。采用燃烧合成方法,在600℃条件下,合成Ho3+掺杂的SrAl2O4∶Eu2+,Dy3+新型长余辉光致发光材料。X射线衍射分析结果表明,合成的样品为单相SrAl2O4单斜晶系磷石英结构。光致发光光谱测量显示,合成样品的发射光谱是连续宽带谱,峰值位于510nm左右,激发光谱是单峰且峰值位于356nm的连续宽带谱。利用单光子计数系统测量了材料的余辉衰减曲线,结果显示Ho3+的适量掺杂可以明显提高铝酸锶的初始发光亮度。当Ho3+的掺入摩尔比例为0.005时,初始亮度是不掺杂Ho3+时的两倍多。对初始亮度增强的机理做了初步的探讨。     

钬掺杂对SrAl2O4:Eu2+,Dy3+发光性能的影响

首次研究了Ho3+掺杂对SrAl2O4:Eu2+,Dy3+发光性能的影响.采用燃烧合成方法,在600℃条件下,合成Ho3+掺杂的SrAl2O4:Eu2+,Dy3+新型长余辉光致发光材料.X射线衍射分析结果表明,合成的样品为单相SrAl2O4单斜晶系磷石英结构.光致发光光谱测量显示,合成样品的发射光谱是连续宽带谱,峰值位于510nm左右,激发光谱是单峰且峰值位于356nm的连续宽带谱.利用单光子计数系统测量了材料的余辉衰减曲线,结果显示Ho3+的适量掺杂可以明显提高铝酸锶的初始发光亮度.当Ho3+的掺入摩尔比例为0.005时,初始亮度是不掺杂Ho3+时的两倍多.对初始亮度增强的机理做了初步的探讨.     

Eu2+,Dy3+掺杂夜光纤维用发光材料的余辉特性和陷阱能级分布

采用高温固相法制备了夜光纤维用Sr2MgSi2O7∶Eu2+,Dy3+蓝色长余辉发光材料,结合夜光纤维对发光材料性能的要求,通过X射线衍射图谱、荧光光谱、余辉衰减曲线及热释光谱对材料的结构、发光性能和陷阱能级分布进行了表征,重点分析了稀土离子Eu2+和Dy3+的掺量及比例的变化对材料余辉过程和陷阱能级分布的影响。结果表明适中的Dy3+掺量能产生合适的陷阱能级,从而获得较好的余辉效果,Dy3+掺量不同但衰减规律相似,经拟合余辉衰减包括快衰减、中衰减、慢衰减3个过程。而当Dy3+掺量不变,Eu2+掺量达到0.05mol时,发光强度骤然下降,出现发光淬灭。随着Dy3+掺量的增加,陷阱能级的深度E值逐渐变大,当Dy3+掺量增加到0.06mol时,E值反而大幅降低。     

沉淀-燃烧法合成SrAl2O4:Eu2+,Dy3+长余辉材料

通过沉淀-燃烧法合成了SrAl2 O4∶Eu2+,Dy3+长余辉材料,对合成样品进行了物相、形貌、发光特性研究,探讨了尿素用量对材料发光性能的影响.结果表明,当尿素用量为原料中金属硝酸盐总物质的量的6倍时,产物主晶相为单斜晶系的SrAl2O4;激发、发射光谱均为宽带谱,峰值分别位于368nm、518nm处;测得初始发光亮度为18700mcd/m2,在暗室中放置9天后,仍可观察到明显发光现象.     

SrAl_2O_4∶Eu∶Dy荧光材料的低温余辉特性研究

利用自行设计的宽量程高低温复合灯照试验箱,首次检测分析了用高温固相法自制的及市售优质SrAl2O4∶Eu∶Dy荧光粉体的低温余辉特性。研究结果表明,以SrAl2O4∶Eu∶Dy为代表的铝酸盐基长余辉发光材料存在 223K左右的低温荧光“猝灭”现象,不同来源的同类材料“猝灭”阈值温度有所差异;SrAl2O4∶Eu∶Dy低温余辉特性的一般规律为随温度降低,余辉亮度衰减加快,但衰减曲线仍同室温下一样由快衰减陡降区和慢衰减平台区两部分构成, 273K时平台余辉亮度只有室温下的约1 /2,而 253K时仅余 1 /3左右。理论分析认为造成余辉性能低温变差的原因在于,热扰动源减弱使得捕获于陷阱中的受激电子被热激释放出来的几率降低,从而导致辐射退激发电子数的减少,余辉亮度降低。     

碱土金属长余辉材料的耐酸碱性研究

分别对发光性能最好的铝酸盐基质长余辉材料SrAl2O4∶Eu2+,Dy3+与硅酸盐基质长余辉材料Sr2MgSi2O7∶Eu2+,Dy3+进行酸、碱处理(以HNO3和NaOH为例),研究其耐酸碱性能。XRD、SEM、激发光谱、发射光谱以及余辉特性测试的结果表明:SrAl2O4∶Eu2+,Dy3+及Sr2MgSi2O7∶Eu2+,Dy3+经酸、碱处理后物相发生了部分改变,其激发与发射光谱的强度随着酸碱度的增大而降低,但峰形与峰位没有改变;SrAl2O4∶Eu2+,Dy3+经酸碱处理后表面变得更不平整,棱角变得不明显;SrAl2O4∶Eu2+,Dy3+经酸处理后的初始亮度为未处理时的39.2%,经碱处理后的初始亮度为未处理时的14.0%;Sr2MgSi2O7∶Eu2+,Dy3+经酸碱处理后晶体的结构、形貌、表面及余辉衰减情况基本无变化。     

燃烧-发泡法制备不球磨SrAl2O4:Eu2+,Dy3+长余辉粉体材料

向体系内添加分散剂、燃烧剂、发泡剂和矿化剂,于低温下进行燃烧-发泡反应,一步制备了不球磨的SrAl2O4Eu2+,Dy3+长余辉粉体材料.XRD分析表明,相纯度较高,晶粒尺寸为约35.2nm.FS结果显示,产品有371.8nm、398.6nm、410.0nm和420.4nm 4个主要激发峰,发射峰位于517.2nm,余辉时间达数小时.该方法具有反应时间短,合成温度低,产物发光亮度好,不用球磨就能得到粉体的优点.     

不同结构稀土掺杂铝酸锶的合成与发光性能研究

采用燃烧法成功合成了稀土掺杂铝酸锶长余辉发光材料.XRD结果表明,当铝锶n(Al)∶n(Sr)=2时,发光基质中只存在SrAl2O4相结构.随着Al∶Sr比值的增大,出现新相Sr4Al14O25.当Al∶Sr比值增大到4时, SrAl12O19相开始形成.而Al∶Sr比值增大到12时,全部为SrAl12O19相.光致发光测量结果表明,发光样品SrAl2O4∶Eu2 ,Dy3 发射谱峰值位于519nm,而发光样品SrAl12O19∶Eu2 ,Dy3 的发射峰位于512nm.余辉检测结果表明,不同结构铝酸锶发光样品的衰减都是由初始的快衰减过程和其后的慢衰减过程组成,但是不同结构铝酸锶发光样品的初始亮度和发光衰减快慢不同.     

SrAl2O4:Eu:Dy荧光材料的低温余辉特性研究

利用自行设计的宽量程高低温复合灯照试验箱,首次检测分析了用高温固相法自制的及市售优质SrAl2O4：Eu：Dy荧光粉体的低温余辉特性。研究结果表明,以SrAl2O4：Eu：Dy为代表的铝酸盐基长余辉发光材料存在223K左右的低温荧光“猝灭”现象,不同来源的同类材料“猝灭”阈值温度有所差异;SrAl2O4：Eu：Dy低温余辉特性的一般规律为随温度降低,余辉亮度衰减加快,但衰减曲线仍同室温下一样由快衰减陡降区和慢衰减平台区两部分构成,273K时平台余辉亮度只有室温下的约1／2,而253K时仅余1／3左右。理论分析认为造成余辉性能低温变差的原因在于,热扰动源减弱使得捕获于陷阱中的受激电子被热激释放出来的几率降低,从而导致辐射退激发电子数的减少,余辉亮度降低。     

电子束还原SrAl_2O_4:(Eu~(2+),Dy~(3+))长余辉材料的力致发光研究

通过高温烧结和电子束还原法制备了SrAl2O4:(Eu2+,Dy3+)长余辉发光材料,并利用球磨获得了SrAl2O4:(Eu2+,Dy3+)长余辉发光粉。通过把发光粉与环氧树脂混合制备了含有SrAl2O4:(Eu2+,Dy3+)长余辉发光粉的夜光胶,利用丝网印刷涂敷技术及热处理在石英玻璃上涂敷了厚度为1000 nm量级的SrAl2O4:(Eu2+,Dy3+)长余辉发光膜。通过小球下落冲击法和一套自制的基于一个雪崩二极管和皮安表的测试装置研究了这种长余辉发光膜的力致发光特性。研究发现,电子束还原法制备的SrAl2O4:(Eu2+,Dy3+)长余辉发光膜具有很好的力致发光特性,具有高达1.25的信背比和很高的信噪比。力致发光强度与小球下落前的初始高度即冲击发生前小球的动能成指数关系,光谱特性及衰减特性与长余辉发光相似。上述结果表明,力致发光是小球冲击能传递给电子并引起电子进入陷阱能级然后释放引起的。     

煅烧温度对红色长余辉发光材料Sr_3Al_2O_6:Eu~(2+),Dy~(3+)性能的影响

采用溶胶凝胶法合成了Sr3Al2O6:Eu2+,Dy3+长余辉发光材料,利用X射线衍射仪(XRD)对材料的物相进行了分析,采用荧光分光光度计、照度计测定了样品的发光特性。XRD结果表明:随着煅烧温度的升高,SrCO3杂相的衍射峰越来越弱,Sr3Al2O6相的衍射峰越来越强,1200℃时发光基质为纯的Sr3Al2O6相,1250℃时出现新的SrAl2O4杂相。激发光谱和发射光谱结果表明:长余辉发光材料的激发峰位于473nm,发射峰位于612nm,归属于Eu2+的4f65d1→4f7特征发光。温度升至1250℃时,Eu2+的发射峰为612nm和520nm,后者归属于Eu2+在发光基质SrAl2O4中的发光。综合分析得制备Sr3Al2O6:Eu2+,Dy3+发光材料合适的煅烧温度为1200℃,在此温度下,材料具有较好的初始亮度和余辉时间。     

燃烧-发泡法制备不球磨SrAl_2O_4∶Eu~(2+),Dy~(3+)长余辉粉体材料

向体系内添加分散剂、燃烧剂、发泡剂和矿化剂,于低温下进行燃烧-发泡反应,一步制备了不球磨的SrAl2O4∶Eu2 ,Dy3 长余辉粉体材料。XRD分析表明,相纯度较高,晶粒尺寸为约35.2nm。FS结果显示,产品有371.8nm、398.6nm、410.0nm和420.4nm 4个主要激发峰,发射峰位于517.2nm,余辉时间达数小时。该方法具有反应时间短,合成温度低,产物发光亮度好,不用球磨就能得到粉体的优点。     

纳米Sr2MgSi2O7:Eu2+,Dy3+的长余辉发光行为

使用溶胶-凝胶技术合成纳米尺度的Sr2MgSi2O7Eu2+,Dy3+长余辉发光材料,比较了该方法与固相法获得的长余辉粉体的光致发光行为和长余辉性能.溶胶-凝胶获得的纯相Sr2MgSi2O7Eu2+,Dy3+长余辉粉体是由纳米尺度的微晶形成的团聚颗粒,具有光致发光行为和长余辉发光特性.其发射峰位于465nm.而固相合成的粉体具有两个发射峰,分别位于404nm和459nm.产生这些差别的原因在于Eu2+在基质晶格中的不同配位情况.固相合成的粉体的余辉发光性能高于溶胶-凝胶粉体,其原因在于高温固相合成在基质内部产生了更高浓度的电子陷阱.     

SrAl2O4:Eu2+,Dy3+发光粉体的长余辉特性研究

采用高温固相合成法制得了SrAl_2O_4:Eu~（2+）,Dy~（3+）长余辉发光材料.X射线衍射分析(XRD)结果表明:该磷光体为SrAl2O4晶体结构,属单斜晶系.其晶格常数为:a=8.4424A,b=8.822A,c=5.1607A,β=93.415°.SrAl2O4:Eu2+,Dy3+发光材料的激发光谱和发射光谱均为宽带谱,激发谱峰位在300～450nm,发射光谱的峰值波长在518nm处.这一结果表明该材料的发光是由Eu2+的4f65d→4f7(8S7/2)宽带跃迁产生的.其余辉衰减由初始的快衰减和其后的慢衰减所组成.通过热释光谱对材料中的陷阱能级进行了分析,该材料中存在两个较深的陷阱能细。苴深度分别为0.38和1.34eV.     

燃烧法合成超细SrAl_2O_4:Eu~(2+),Dy~(3+)长余辉发光材料

利用氧化还原反应燃烧过程合成SrAl2O4:Eu2+,Dy3+长余辉发光材料,采用荧光光谱、X射线衍射、扫描电镜、余辉测试等多种测试手段研究产物的性质,并从多方面与高温固相法合进行对比。结果表明:燃烧法合成的产物为单斜晶系的SrAl2O4,结晶干净完整,晶粒尺寸在0.3～1μm之间;光谱分析显示燃烧法合成材料发射波长为514 nm。相比高温固相法,燃烧法在工艺上具有低温、快速、节能的优点,所得产物易于粉碎,晶粒大大减小。     

SrAl2O4:Eu2+,Dy3+发光粉体的长余辉特性研究

采用高温固相合成法制得了SrAl2O4:Eu2+,Dy3+长余辉发光材料.X射线衍射分析(XRD)结果表明:该磷光体为SrAl2O4晶体结构,属单斜晶系.其晶格常数为:a=8.4424A,b=8.822A,c=5.1607A,β=93.415.SrAl2O4:Eu2+,Dy3+发光材料的激发光谱和发射光谱均为宽带谱,激发谱峰位在300t450nm,发射光谱的峰值波长在518nm处.这一结果表明该材料的发光是由Eu2+的4f65d→4f7(8S7/2)宽带跃迁产生的.其余辉衰减由初始的快衰减和其后的慢衰减所组成.通过热释光谱对材料中的陷阱能级进行了分析,该材料中存在两个较深的陷阱能级,其深度分别为0.38和1.34eV.     

SrAl2O4:Eu2+,Dy3+荧光粉复合硫磷酸盐玻璃制备及其发光性能

用二次熔融法制备了SrAl2O4∶Eu2+,Dy3+荧光粉掺杂低熔点硫磷酸盐的发光玻璃复合材料。采用DSC、透射光谱、XRD、发射光谱、SEM等测试手段对样品进行了表征。研究了熔制温度、熔制时间等因素对复合材料光学性能的影响。结果表明:熔制温度为700℃、熔制时间为30min的发光玻璃复合材料在365nm紫外光激发下,发射出峰值波长为514nm的黄绿光,保留了荧光粉的发光性能。     

微波等离子体合成铝酸盐长余辉发光材料的工艺优化

采用微波等离子体固相反应法(MWPM)合成SrAl2O4:Eu2 ,Dy3 稀土长余辉发光材料,运用正交实验方法进行了工艺优化实验.研究了工艺参数对产物发光性能的影响规律.结果表明影响材料发光性能最主要的工艺因素是放电气体的压力,其次是加热时间和微波功率的升降速率,而微波功率的影响较小.材料的发光性能随气体压力的增加,表现出先增强后减弱的变化趋势;同时随升降功率速率的减慢和保温时间的增加而逐渐提高.XRD及SEM分析表明在最优化的工艺条件下制备的产物为单斜晶系的SrAl2O4,粒径尺寸在5～15μm之间,晶粒发育较好,基质结晶完整;光谱分析显示材料的激发光谱和发射光谱都为宽带谱.主峰分别位于326nm和520nm处;余辉性能测试表明材料的1h余辉亮度可达24.36mcd/m2,材料发光性能优良.