纳米铝酸盐发光材料的合成及发光性能

1、 铝酸盐发光材料的研究主要针对其在铝酸盐发光材料的研究主要针对其在等离子显示器等离子显示器( PDP)和无汞荧光灯上的应和无汞荧光灯上的应用。目前广泛使用的商用用。目前广泛使用的商用PDP发光材料发光材料多来自灯用荧光粉，尽管目前在量子发多来自灯用荧光粉，尽管目前在量子发光材料的研究上取得了显著的进展，但光材料的研究上取得了显著的进展，但尚无实用价值。因此，改进现有商用发尚无实用价值。因此，改进现有商用发光材料仍是当前主要的研究方向。由于光材料仍是当前主要的研究方向。由于在真空紫外辐照下铝酸盐具有良好的稳在真空紫外辐照下铝酸盐具有良好的稳定性，目前己有多种铝酸盐发光材料成定性，目前己有多种铝酸

2、盐发光材料成为商用的为商用的PDP荧光粉荧光粉.论文研究背景设计要求设计要求1燃烧法合成燃烧法合成Tb1Mn0.1Mg0.9Al11O19绿色荧光粉绿色荧光粉2Tb掺杂对发光性能的影响机理掺杂对发光性能的影响机理3Mn2+的掺杂量对产物发光特性的影响和机理的掺杂量对产物发光特性的影响和机理4. 不同碱金属和碱土金属离子代替不同碱金属和碱土金属离子代替Mg2+时，对时，对Mn2+发光性质的影响发光性质的影响.5工艺参数、发光机理的分析及合成材料的性工艺参数、发光机理的分析及合成材料的性能表征能表征论文章节论文章节绪论绪论PDP用绿色荧光粉及合成方法用绿色荧光粉及合成方法稀土铝酸盐发光材料的制备稀

3、土铝酸盐发光材料的制备结论结论1234论文主要工作论文主要工作介绍发光材料、发光材料种类、应用及发光材料的主要特性；了解PDP等离子技术。了解PDP的发光机理、现状及PDP荧光粉的合成方法了解稀土铝酸盐发光材料；燃烧法制备PDP绿色荧光粉；稀土离子、碱土金属离子掺杂对发光性能的影响；实验条件对样品发光性能的影响。对整个毕业设计进行总结发光材料发光材料发光材料：是一种能够把从外界吸收的各种形式的能量转发光材料：是一种能够把从外界吸收的各种形式的能量转换为非平衡光辐射的功能材料。发光材料广泛的存在于人换为非平衡光辐射的功能材料。发光材料广泛的存在于人们生活当中，人们对此也有了感性的认识。们生活当中

4、，人们对此也有了感性的认识。发光材料的主要特性与规律发光材料的主要特性与规律一一 光谱光谱（1）漫反射光谱）漫反射光谱（2）激发光谱）激发光谱（3）发射光谱）发射光谱二二 发光的亮度与效率发光的亮度与效率三三 发光寿命发光寿命PDP技术技术等离子体平板显示器（等离子体平板显示器（PDP）是一种气体放电的平板显示）是一种气体放电的平板显示器。下图为器。下图为PDP显示屏原理结构。显示屏原理结构。PDP等离子技术主要用于以下领域：（等离子技术主要用于以下领域：（1）电脑监视器）电脑监视器 如如办公室电脑，办公室电脑，CAD/CAM；（；（2）电视监视器）电视监视器 如公共电视。如公共电视。PDP的

5、发光原理的发光原理 PDP的工作原理是由气体放电产生的的工作原理是由气体放电产生的紫外光作为激发源，激发荧光粉，以获紫外光作为激发源，激发荧光粉，以获得所需颜色的发光。是以混合惰性气体得所需颜色的发光。是以混合惰性气体放电的彭宁效应。其原理如图所示。放电的彭宁效应。其原理如图所示。PDP荧光粉的制备方法荧光粉的制备方法 发光材料的制备是发光材料的基础，发光材料的制备是发光材料的基础，近年来的研究，对发光材料的合成带来近年来的研究，对发光材料的合成带来了更多的机遇和挑战，传统的方法机械了更多的机遇和挑战，传统的方法机械的合成方法，已经逐渐被淘汰。现主要的合成方法，已经逐渐被淘汰。现主要的方法有高

6、温固相法，溶胶的方法有高温固相法，溶胶-凝胶法，燃凝胶法，燃烧法，电弧法等等。烧法，电弧法等等。铝酸盐发光材料铝酸盐发光材料 稀土激活的碱土铝酸盐长余辉材料主要有稀土激活的碱土铝酸盐长余辉材料主要有Sr Al2O4：Eu2+；SrAl2O4：Eu2+，Dy3+ ；Sr Al14O25：Eu2+，Dy3+ ；和；和CaAl2O4：Eu，Nd3+等。他们从发射的蓝色到绿色的光，峰值分布等。他们从发射的蓝色到绿色的光，峰值分布在在400-520nm，亮度高，余辉时间长。，亮度高，余辉时间长。 在铝酸盐材料中，研究最多，应用最普遍的在铝酸盐材料中，研究最多，应用最普遍的是黄绿色荧光粉是黄绿色荧光粉Sr

7、Al2O4：Eu2+，Dy3+和蓝绿色和蓝绿色荧光粉荧光粉Sr Al14O25：Eu2+，Dy3+。Sr Al14O25：Eu2+，Dy3+发射峰在发射峰在490nm，与人眼视觉峰值接，与人眼视觉峰值接近（近（如下图），它是目前所报道的余晖时间最如下图），它是目前所报道的余晖时间最长的铝酸盐长余辉材料，为黄绿色荧光粉长的铝酸盐长余辉材料，为黄绿色荧光粉SrAl2O4：Eu2+，Dy3+的两倍。的两倍。铝酸盐发光材料铝酸盐发光材料长余辉材料长余辉材料Sr Al14O25：Eu2+，Dy3+的发射光谱的发射光谱与人眼视觉灵敏度曲线与人眼视觉灵敏度曲线铝酸盐发光材料铝酸盐发光材料 稀土铝酸盐发光材料

8、的衰减特性稀土铝酸盐发光材料的衰减特性4（Sr，Eu）.7Al2O3的衰减曲线的衰减曲线 稀土铝酸盐的发光机理稀土铝酸盐的发光机理目前研究最广泛，发光性能最好的一类长余目前研究最广泛，发光性能最好的一类长余辉发光材料是辉发光材料是Eu2+激活的铝酸盐和硅酸盐材料，激活的铝酸盐和硅酸盐材料，主要加入三价稀土离子主要加入三价稀土离子Re3+作为形成长余辉的离作为形成长余辉的离子。对于这类材料主要有两种发光机理模型。子。对于这类材料主要有两种发光机理模型。 （1）空穴转移模型）空穴转移模型 （2）位型坐标模型）位型坐标模型燃烧法合成燃烧法合成Tb1Mn0.1Mg0.9Al11O19绿色绿色荧光粉荧光

9、粉实验过程：将实验过程：将Mg(NO3)2、Al(NO3)3、Mn(AC)2硝酸和尿素、硝酸和尿素、Tb4O7为为99 95%.配制金属的硝酸配制金属的硝酸盐溶液按一定的比例熔入相应的容器。将这两盐溶液按一定的比例熔入相应的容器。将这两种溶液混合均匀并在磁力加热搅拌下直到溶液种溶液混合均匀并在磁力加热搅拌下直到溶液沸腾除去水份，最后形成白色泡沫状胶体。然沸腾除去水份，最后形成白色泡沫状胶体。然后置于电炉上加热，边加热边搅拌。当完全溶后置于电炉上加热，边加热边搅拌。当完全溶解后。将溶液放在马弗炉中后，设置马沸炉的解后。将溶液放在马弗炉中后，设置马沸炉的温度为温度为650。剧烈反应，伴随的还有气泡

10、的鼓。剧烈反应，伴随的还有气泡的鼓出。在接近燃烧的尾声，明显能够感觉到很强出。在接近燃烧的尾声，明显能够感觉到很强烈的光线。烧结成淡黄色粉末，冷却后得到绿烈的光线。烧结成淡黄色粉末，冷却后得到绿色荧光粉粉体。色荧光粉粉体。燃烧法合成燃烧法合成Tb1Mn0.1Mg0.9Al11O19绿色绿色荧光粉荧光粉结果分析：结果分析：Tb1Mn0.1Mg0.9Al11O19绿色荧光粉的绿色荧光粉的X射线衍射射线衍射图图Eu2+、Dy3+双掺杂对发光性能的影响双掺杂对发光性能的影响 图为样品的激发光谱和发射光谱图为样品的激发光谱和发射光谱Eu2+、Dy3+双掺杂对发光性能的影响双掺杂对发光性能的影响Eu2+、

11、Dy3+不同掺杂比的不同掺杂比的Tb1Mn0.1Mg0.9Al11O19绿绿色荧光粉样品余辉性能比较色荧光粉样品余辉性能比较Eu2+、Dy3+双掺杂对发光性能的影响双掺杂对发光性能的影响Eu2+、Dy3+不同掺杂比的不同掺杂比的Tb1Mn0.1Mg0.9Al11O19绿绿色荧光粉的激发光谱色荧光粉的激发光谱Eu2+、Dy3+双掺杂对发光性能的影响双掺杂对发光性能的影响Eu2+、Dy3+不同掺杂比的不同掺杂比的Tb1Mn0.1Mg0.9Al11O19绿绿色荧光粉的发射光谱色荧光粉的发射光谱Mn2+的掺杂量对产物发光特性的影响的掺杂量对产物发光特性的影响和机理和机理实验过程：将实验过程：将Mg(N

12、O3)2、Al(NO3)3、Mn(AC)2硝酸和尿素、硝酸和尿素、Tb4O7为为99 95%.配制金属的硝酸配制金属的硝酸盐溶液按一定的比例熔入相应的容器。将这两盐溶液按一定的比例熔入相应的容器。将这两种溶液混合均匀并在磁力加热搅拌下直到溶液种溶液混合均匀并在磁力加热搅拌下直到溶液沸腾除去水份，最后形成白色泡沫状胶体。然沸腾除去水份，最后形成白色泡沫状胶体。然后置于电炉上加热，边加热边搅拌。当完全溶后置于电炉上加热，边加热边搅拌。当完全溶解后。将溶液放在马弗炉中后，设置马沸炉的解后。将溶液放在马弗炉中后，设置马沸炉的温度为温度为650。剧烈反应，伴随的还有气泡的鼓。剧烈反应，伴随的还有气泡的鼓

13、出。在接近燃烧的尾声，明显能够感觉到很强出。在接近燃烧的尾声，明显能够感觉到很强烈的光线。冷却后得到绿色荧光粉粉体。烈的光线。冷却后得到绿色荧光粉粉体。Mn2+的掺杂量对产物发光特性的影响的掺杂量对产物发光特性的影响和机理和机理XRD分析分析 不同不同Mn2+的掺杂量下的的掺杂量下的XRDMn2+的掺杂量对产物发光特性的影响的掺杂量对产物发光特性的影响和机理和机理荧光光谱分析荧光光谱分析Tb1Mn0.1Mg0.9Al11O19绿色荧光粉在绿色荧光粉在520nm激发激发下的发射光谱下的发射光谱不同碱金属和碱土金属离子代替不同碱金属和碱土金属离子代替Mg2+时，对时，对Mn2+发光性质的影响发光性

14、质的影响实验过程：本实验采用燃烧法制备实验过程：本实验采用燃烧法制备Tb1Mn0.1Mg0.9Al11O19绿色荧光粉，合成时间约绿色荧光粉，合成时间约为为10分钟，反应时间大约为分钟，反应时间大约为2分钟。将分钟。将M(NO3)2（M=Mg，Ca，Sr,Ba）、）、Al(NO3)3、Mn(AC)2硝酸和尿素、硝酸和尿素、Tb4O7为为99 95%.配制金属的硝酸配制金属的硝酸盐溶液按一定的比例熔入相应的容器。然后置盐溶液按一定的比例熔入相应的容器。然后置于电炉上加热，边加热边搅拌。当完全溶解后。于电炉上加热，边加热边搅拌。当完全溶解后。将溶液放在马弗炉中后，设置马沸炉的温度为将溶液放在马弗炉

15、中后，设置马沸炉的温度为650。剧烈反应，伴随的还有气泡的鼓出。在。剧烈反应，伴随的还有气泡的鼓出。在接近燃烧的尾声，明显能够感觉到很强烈的光接近燃烧的尾声，明显能够感觉到很强烈的光线。烧结成淡黄色的粉末状颗粒。线。烧结成淡黄色的粉末状颗粒。不同碱金属和碱土金属离子代替不同碱金属和碱土金属离子代替Mg2+时，对时，对Mn2+发光性质的影响发光性质的影响结果与讨论结果与讨论Tb1Mn0.1M0.9Al11O19（M=Ca，Sr，Ba）绿色荧）绿色荧光粉中不同碱土金属离子含量与发射峰之间的光粉中不同碱土金属离子含量与发射峰之间的关系关系实验条件对样品发光性能的影响实验条件对样品发光性能的影响用燃烧法制备稀土发光材料，影响产物最终用燃烧法制备稀土发光材料，影响产物最终发光性能的因素主要是助溶剂以及尿素的用量发光性能的因素主要是助溶剂以及尿素的用量和炉温等几个方面：和炉温等几个方面：一一 助熔剂含量助熔剂含量二二 尿素用量尿素用量三三 炉温炉温四四 其他影响其他影响（1）激活剂，辅助激活剂的影响）激活剂，辅助激活剂的影响（2）粒度的影响）粒度的影响结论结论本实验采用本实验采用Mg(NO3)2、Al(NO3)3、Mn(AC)2硝硝酸和尿素均为分析纯、酸和尿素均为分析纯、Tb4O7为为99 95%.配制金配制金属的硝酸盐溶液。燃烧法合成属的硝酸盐溶液。燃烧法合成Tb1Mn0.1M0.9A