论文摘要
长余辉发光材料独特的发光特性使其在指示性标志、太阳能利用和生物影像等领域具有广泛的应用前景。迄今为止,现有的长余辉材料多属于铝酸盐和硅酸盐体系,而关于稀土离子掺杂镓酸盐材料的长余辉发光性能的研究还相对较少。考虑到镓酸盐优异的材料特性,因此优化稀土离子掺杂镓酸盐材料的制备工艺、探索这种材料的长余辉发光机制以及改善它的发光性能则是一个有趣的工作。本文主要内容如下:采用高温固相反应法制备了铽单掺ZnGa2O4:Tb3+、铽铈共掺ZnGa2O4:1.7Tb3+,yCe3+以及铽钇共掺ZnGa2O4:1.7Tb3+,yY3+三个系列长余辉纳米磷光粉。并借助XRD和SEM对部分代表性样品的晶体结构和表面形貌进行了表征。结果表明,所制备的ZnGa2O4基质的XRD衍射峰与标准卡片基本一致,并且即使掺入Tb3+、Ce3+和Y3+离子后,XRD衍射图中也未出现新的衍射峰,表明我们成功获得了理想的ZnGa2O4基质以及ZnGa2O4:Tb3+,Ce3+/Y3+系列长余辉纳米磷光粉。从SEM照片中可以看到大多数ZnGa2O4基质的颗粒形貌以球状结构为主,平均颗粒尺寸约为50 nm。掺入Tb3+、Ce3+和Y3+离子后,颗粒形貌依然保持球形为主,但颗粒尺寸发生了较为明显的变化。在280 nm紫外激发下,三个系列长余辉纳米磷光粉的荧光谱和余辉光谱均存在着四个主要峰,中心波长位于492,551,591以及625 nm,属于替代八面体配位中Ga3+格位中的三价铽离子的f?f能级跃迁,即分别对应着Tb3+离子的5D4?7F5,5D4?7F4,5D4?7F3和5D4?7F2的能级跃迁。这也表明即使掺入少许铈离子或钇离子,激活离子仍然是Tb3+离子。对于单掺铽ZnGa2O4纳米磷光粉的荧光发射中心而言,优化浓度为1.7 mol%。对于ZnGa2O4:1.7Tb3+,yCe3+铽铈共掺系列样品,当铈离子浓度为0.3 mol%时,荧光发射最强,其强度约为最好的单掺铽样品发光强度的1.5倍。相似地,当钇离子浓度为0.5 mol%时,铽钇共掺ZnGa2O4纳米粉末荧光发射强度最高,也约为最好的单掺铽样品发光强度的1.5倍。紫外光源照射20 min,ZnGa2O4:1.7Tb3+长余辉荧光粉的可测余辉时间约为140min,暗室环境中裸眼可视时间为200 min;ZnGa2O4:1.7Tb3+,0.5Ce3+样品的可测余辉时长约为210 min,暗室环境中裸眼可视时间在300分钟以上,均为单掺铽长余辉材料相应时间的1.5倍;此外,ZnGa2O4:1.7Tb3+,0.3Y3+样品的可测余辉时间为195 min,暗室环境中裸眼可视时间也超过300分钟。故铈、钇离子的共掺对ZnGa2O4:Tb3+荧光粉的光致发光强度以及长余辉特性都有着明显的改善作用。拟合结果表明三个系列样品的余辉衰减曲线均满足双指数方程。最后结合热释光谱对其长余辉发光机理进行了详细分析。
论文目录
文章来源
类型: 硕士论文
作者: 牟博石
导师: 李成仁
关键词: 镓酸盐磷光粉,铽铈共掺,铽钇共掺,光致发光特性,长余辉性能改善
来源: 辽宁师范大学
年度: 2019
分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑
专业: 物理学,有机化工,材料科学
单位: 辽宁师范大学
基金: 辽宁省自然科学基金面上项目RE~(3+):SrAL_2O_4(RE=Tb,Ce,Dy,)等长余辉荧光粉发光机理与应用研究,项目编号：201602455
分类号: O482.31;TB383.1;TQ422
总页数: 60
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