稀土掺杂Al_2O_3发光材料的制备与性能研究

题名:稀土掺杂Al_2O_3发光材料的制备与性能研究
作者:谢冰凉
学位授予单位:武汉理工大学
关键词:发光材料;;稀土元素;;氧化铝;;电子跃迁
摘要:
 Al2O3具有优异的物理化学性质,是一种重要的发光基质材料。目前,荧光粉的制备方法有很
多,例如沉淀法、热分解法、溶胶凝胶法、燃烧法、激光蒸发冷凝法、CVD法、水热法、模板组装等
等。相比较,微乳法结合沉淀法具有许多优点,如工Magnetic lifter艺简单,合成的产物纯度高,化学组分均匀性好,合
成温度低,产物的颗粒比较均匀、细小等。目前,对掺杂稀土离子的Al2O3基质发光材料的制备方法和
光学性质的研究很多,但还没有获得很大的进展。
 本文以Al2O3为基质,以稀土Eu3+和Pr3+为激
活剂,采用微乳法与沉淀法相结合制备Eu3+、Pr3+掺杂Al2O3发光粉。利用XRD、FTIR、SEM和荧光光
谱仪等现代分析技术,对发光材料的特性进行了表征,研究了材料的发光性质与影响因素,并对发光机
理进行了解释。
 1、研究了三价铕离子的掺杂量和煅烧温度对Eu3+:Al2O3发光性能的影响。发光体
能产生很强的红色发光,有6条谱带,分别归属于Eu3+的5D0→7F0(579nm)、5D0→7F1(592 nm)、5D0→
7F2(617nm)、5D0→7F3(653 nm)和5D0→7F4(700 nm)的电子跃迁,以5D0→7F2(617nm)电子跃迁发射
为最强,可用做红色发光材料。得到Eu3+最佳掺量为1mol%,经过1200℃煅烧2h,可以得到发光强度很
高的Al2O3+Eu3+荧光粉。
 2、研究了三价镨离子的掺杂量和煅烧温度对Pr3+：Al2O3发光性能的影
响。发光体也产生很强的红色发光,激发光谱分为两部分：是由峰值位于400nm附近和分别位于451nm
和471nm附近的几个发射峰构成。前者属于Pr3+-O2-之间的电荷迁移跃迁,说明基质与Pr3+之间有能
量传递。后者来源于Pr3+的4f内壳电子跃迁。其最强激发峰位于451 nm处,对应于Pr3+的3H6→3P0电
子跃迁。得到Pr3+最佳掺量为1mol%,经过1200℃煅烧2h,可以得到发光强度较高的Al2O3:Pr3+荧光粉
。
 3、研究了不同烧结方式常压烧结、SPS、无压烧结对样品发光性能的影响。发现以无压烧
结所得样品的发射光谱强http://www.999magnet.com/products/131-magnetic-lifter度最强,三种烧结方式均是Eu3+掺杂量为1mol%时发光强度为最大。采用SPS
烧结制备得到的Al2O3:Eu3+发光粉发光强度比常压烧结弱,主要是由于Al2O3:Eu3+发光粉有碳渗入,
其最佳激发波长为465nm,此时最强的发射峰出现在696nm附近。采用无压烧结制备得到的Al2O3:Eu3+
发光粉发光强度比常压烧结强,是因为无压相比常压燃烧更完全,有利于有机物的去除。
学位年度:2010