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铕离子掺杂氧化物荧光粉的制备、发光性能及应用研究

2020-12-02阅读(490)

铕离子掺杂氧化物荧光粉的制备、发光性能及应用研究

论文摘要

本论文首先系统的阐述了长余辉材料、光激励发光材料、光致变色材料以及荧光温度传感材料的发展历史、研究现状和应用前景。通过XRD确认所合成样品的物相,采用稳态与瞬态光谱、漫反射光谱、荧光寿命、余辉衰减曲线、热释光曲线等手段表征材料的发光特性,初步探索了所制备材料在有关方面的应用。主要获得的研究成果总结如下:（1）通过高温固相法成功制备了Eu3+掺杂Sr3Sn2O7红色荧光粉。我们详细研究了该红色荧光粉的浓度猝灭和热猝灭特性。此外,我们发现该材料具有光致变色特性。在交替的紫外光和可见光/热刺激作用下,所获得的样品表面呈现在白色和棕色之间的可逆颜色变化。另外,我们制备了一系列Eu3+掺杂Sr3SnMO7（M=Sn,Si,Ge,Ti,Zr和Hf）红色荧光粉,它们均同时表现出光致变色和荧光调控特性。基于光致变色和红光发射,可以实现有效地红光发射调制。最重要的是,Eu3+红光发射可通过交替的紫外光和可见光/热处理进行可逆调制,具有很好的重复性,可用作无损光学信息写入和读出。以上结果表明基于光致变色实现荧光调控特性的Sr3SnMO7:Eu3+荧光粉有望应用于光学信息存储。最后,基于实验结果提出了一种从发光中心到色心的非辐射能量传递模型。（2）成功制备了一种新型绿色超长余辉材料Ba2SiO4:Eu2+,Ho3+。在撤去紫外光24小时后,余辉强度仍然能达到2.97 mcd m-2。这种优异的特性主要来源于Ho3+对陷阱分布调控。在撤去紫外光15天后,在980 nm的光照射下样品可以再次观察到绿光发射。通过不同条件下（激发时间、激发后等待时间和激发后热处理）的热释光曲线,揭示了基质材料中陷阱连续分布、陷阱分布调制和电子运动动力学过程。制备的Ba2SiO4:Eu2+,Ho3+荧光粉薄膜,在紫外光照射下写入信息,然后通过加热或980 nm光激励读出存储的信息,这在光学信息存储中具有很大的应用前景。（3）成功制备了一种具有稳态/瞬态荧光双模式测温的荧光柔性膜LiTaO3:Ti4+,Eu3+@PDMS。基于荧光强度比IEu/ITi,这种比率荧光温度计在303-443 K温度范围内具有优异的温度灵敏度以及稳定的可重复性。其中,绝对灵敏度最大值Sa=0.671 K-1、相对灵敏度最大值Sr=5.425%K-1、温度分辨率最小值0.14 K;基于Ti4+荧光寿命对温度的依赖性,这种荧光温度计的绝对灵敏度最大值Sa=0.122 K-1、相对灵敏度最大值Sr=3.637%K-1、温度分辨率最小值0.027 K。温度灵敏度和分辨率明显优于先前报道的同类比率荧光温度计。最后,我们制备出容易信息加密的柔性3D微米柱点阵,通过光、温度和时域解密“锁定”的信息。这项技术可应用于不可复制的多模式/多维防伪领域。这些结果表明该材料有望用于高灵敏荧光温度传感和高安全防伪。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 绪论
  •   1.1 引言
  •   1.2 长余辉发光材料
  •     1.2.1 长余辉发光材料的应用
  •     1.2.2 长余辉发光材料的研究进展
  •   1.3 光激励发光材料
  •   1.4 光致变色材料
  •     1.4.1 光致变色的定义和分类
  •     1.4.2 光致变色材料的发展历史和研究现状
  •   1.5 荧光温度传感材料
  •   1.6 无机发光材料的制备方法
  •     1.6.1 高温固相法
  •     1.6.2 溶胶-凝胶法
  •     1.6.3 共沉淀法
  •     1.6.4 水热法
  •     1.6.5 燃烧法
  •   1.7 本论文研究的意义和内容
  • 第二章 实验部分
  •   2.1 实验原料
  •   2.2 仪器设备
  •   2.3 样品的合成
  •   2.4 样品的测试和表征
  •     2.4.1 粉末X射线衍射
  •     2.4.2 微观形貌及元素分布
  •     2.4.3 稳态和瞬态光谱
  •     2.4.4 余辉衰减曲线
  •     2.4.5 热释光曲线
  •     2.4.6 漫反射光谱
  •     2.4.7 电子自旋共振谱
  •     2.4.8 量子效率
  • 3+掺杂Sr3SnMO7（M=Sn,Si,Ge,Ti,Zr,Hf）光致变色材料的合成及其发光特性研究'>第三章 Eu3+掺杂Sr3SnMO7（M=Sn,Si,Ge,Ti,Zr,Hf）光致变色材料的合成及其发光特性研究
  •   3.1 前言
  • 3+掺杂Sr3Sn2O7 光致变色材料'>  3.2 Eu3+掺杂Sr3Sn2O7光致变色材料
  •     3.2.1 实验部分
  •     3.2.2 物相与结构分析
  •     3.2.3 光致发光特性
  •     3.2.4 漫反射光谱
  •     3.2.5 光致变色特性
  •     3.2.6 热释光特性
  •     3.2.7 光致发光与光致变色机理
  • 3+掺杂Sr3SnMO7（M=Sn,Si,Ge,Ti,Zr和 Hf）光致变色材料'>  3.3 Eu3+掺杂Sr3SnMO7（M=Sn,Si,Ge,Ti,Zr和 Hf）光致变色材料
  •     3.3.1 实验部分
  •     3.3.2 物相与结构分析
  •     3.3.3 光致变色特性
  •     3.3.4 可逆荧光调控特性
  •     3.3.5 电子顺磁共振分析
  •     3.3.6 荧光调控机理
  •   3.4 本章小结
  • 2+-Ho3+共掺Ba2SiO4 超长余辉材料的设计、光激励特性及其应用'>第四章 Eu2+-Ho3+共掺Ba2SiO4超长余辉材料的设计、光激励特性及其应用
  •   4.1 引言
  •   4.2 实验部分
  •   4.3 结果与讨论
  •     4.3.1 物相与结构分析
  •     4.3.2 电子结构分析
  •     4.3.3 光致发光特性
  •     4.3.4 长余辉发光特性
  •     4.3.5 热释光特性
  •     4.3.6 光信息存储应用
  •     4.3.7 长余辉与光激励发光机理
  •   4.4 本章小结
  • 4+-Eu3+共掺LiTaO3高灵敏度温度计和多维高级安全防伪'>第五章 Ti4+-Eu3+共掺LiTaO3高灵敏度温度计和多维高级安全防伪
  •   5.1 引言
  •   5.2 实验部分
  •   5.3 结果与讨论
  •     5.3.1 物相与结构分析
  •     5.3.2 能带结构与态密度
  •     5.3.3 光致发光特性
  •     5.3.4 基于荧光强度比温度传感
  •     5.3.5 基于荧光寿命温度传感
  •     5.3.6 防伪应用
  •   5.4 本章小结
  • 总结和展望
  • 参考文献
  • 攻读硕士期间发表论文
  • 致谢

    • 文章来源

    类型: 硕士论文

    作者: 王传龙

    导师: 胡义华

    关键词: 光致变色,荧光调控,长余辉,光激励发光,信息存储,荧光温度传感,防伪

    来源: 广东工业大学

    年度: 2019

    分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

    专业: 物理学,有机化工

    单位: 广东工业大学

    分类号: TQ422;O482.31

    DOI: 10.27029/d.cnki.ggdgu.2019.000143

    总页数: 101

    文件大小: 6883K

    下载量: 142

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