紅色長(zhǎng)余輝發(fā)光陶瓷的合成與性質(zhì).pdf

1、長(zhǎng)余輝發(fā)光材料和陶/搪瓷材料的相結(jié)合研究始于80年代，當(dāng)時(shí)采用的是傳統(tǒng)的硫化物體系長(zhǎng)余輝發(fā)光材料。20世紀(jì)90年代，隨著多種新型長(zhǎng)余輝材料的發(fā)現(xiàn)，使性能更佳的長(zhǎng)余輝陶/搪瓷制品的開(kāi)發(fā)成為可能。出現(xiàn)了將鋁酸鹽體系、硅酸鹽體系的長(zhǎng)余輝材料應(yīng)用于陶瓷行業(yè)的趨勢(shì)，而且發(fā)現(xiàn)這種長(zhǎng)余輝陶/搪瓷制品性能穩(wěn)定、發(fā)光強(qiáng)度達(dá)到發(fā)光粉的80％，發(fā)光時(shí)間可達(dá)12h以上，同時(shí)應(yīng)用工藝簡(jiǎn)單，可直接用于傳統(tǒng)的陶/搪瓷制品工藝進(jìn)行生產(chǎn)，但發(fā)光顏色一般為藍(lán)綠色。

2、 長(zhǎng)期以來(lái)，由于紅色長(zhǎng)余輝發(fā)光材料的研究沒(méi)有獲得明顯的進(jìn)展，所以，紅色長(zhǎng)余輝玻璃/陶瓷的研究也止步不前。本論文的目的就是試研制一種具有優(yōu)良的機(jī)械強(qiáng)度、耐磨性、耐水性、耐候性以及發(fā)光性能的紅色長(zhǎng)余輝發(fā)光陶瓷。 CaTiO<,3>：Pr<'3+>是一種化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的紅色長(zhǎng)余輝發(fā)光材料。由于其色坐標(biāo)(x=0.680,y=0.311)和NTSC的理想色坐標(biāo)(x=0.67,y=0.33)極為接近，因而具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。名義組成為Ca<,

3、0.8>Zn<,0.2>TiO<,3>:Pr<'3+>，Na<'+>的紅色長(zhǎng)余輝發(fā)光材料其發(fā)光強(qiáng)度比CaTiO<,3>：pr<'3+>有很大改善。而且鈦酸鹽本身就是一種機(jī)械強(qiáng)度、耐磨性、耐水性、耐候性都非常好的陶瓷材料。所以鈦酸鹽發(fā)光材料成為研制發(fā)光陶瓷的可選材料之一。 銪激活的堿土金屬硫化物發(fā)光材料MS：Eu<'2+>(M=Mg，Ca，Sr,Ba)存在合成條件苛刻，Eu<'2+>在空氣中易氧化Eu<'3+>，一般要求在還原或者

4、保護(hù)性氣氛下進(jìn)行)。而且在空氣中不穩(wěn)定，易與空氣中的CO<,2>和H<,2>O發(fā)生反應(yīng)。但20世紀(jì)80年代后MS：Eu<'2+>的合成工藝獲得重要突破，同時(shí)發(fā)現(xiàn)通過(guò)摻雜激活劑，能大幅度提高發(fā)光效率，利用表面包覆膜等表面改性方法防潮促穩(wěn)定性研究也獲得了很大進(jìn)展；是目前研究最多應(yīng)用最廣泛的紅色長(zhǎng)余輝發(fā)光材料。具有其激發(fā)區(qū)在綠色區(qū)，發(fā)光亮度較好，余輝時(shí)間較長(zhǎng)。 既然能成功研制出性能較優(yōu)良的綠轉(zhuǎn)紅農(nóng)用轉(zhuǎn)光膜，就有可能研制出性能較好的紅色

5、長(zhǎng)余輝發(fā)光玻璃/發(fā)光釉。因?yàn)閷aS：Eu<'2>發(fā)光粉分散到透明的這層玻璃質(zhì)中也起到了類似表面包覆膜產(chǎn)生的作用。因此本論文首先研究了鈦酸鹽紅色長(zhǎng)余輝發(fā)光陶瓷的制備和它的發(fā)光性質(zhì)。并針對(duì)其激發(fā)區(qū)主要在紫外光區(qū)，嘗試著在這個(gè)基礎(chǔ)上進(jìn)行一些改進(jìn)，來(lái)提高發(fā)光陶瓷的發(fā)光性能，以便達(dá)到一般生活普通應(yīng)用的要求。 然后嘗試研制了紅色長(zhǎng)余輝發(fā)光釉，制備了Ca<,0.8>Zn<,2>TiO<,3>：Pr<'3+>發(fā)光釉和CaS：Eu<'2+>發(fā)光

6、釉。并比較了其發(fā)光性能。主要工作如下： 1．用正交實(shí)驗(yàn)確定鈦酸鹽發(fā)光陶瓷的燒結(jié)條件用高溫固相法合成紅色長(zhǎng)余輝發(fā)光Ca<,0.8>Zn<,0.2>TiO<,3>:Pr<'3+>，Na<'+>，再用其制成鈦酸鹽發(fā)光陶瓷。并用正交實(shí)驗(yàn)法研究了H<,3>BO<,3>含量、燒結(jié)溫度、時(shí)間和壓制時(shí)的壓強(qiáng)對(duì)陶瓷的發(fā)光性能的影響。 2．超微/納米鈦酸鹽發(fā)光陶瓷的制備利用溶膠-凝膠法制得新型納米紅色長(zhǎng)余輝發(fā)光材料 Ca<,0.8>Zn<,

7、0.2>TiOI<,3>：Pr<'3+>，Na<'+>，再用其紅色長(zhǎng)余輝性質(zhì)制成納米鈦酸鹽發(fā)光陶瓷。采用熒光光譜和電鏡掃描研究陶瓷的發(fā)光性質(zhì)和形貌，發(fā)現(xiàn)制備得到的 Ca<'0.8>Zn<,0.2>TiO<,3>：Pr<'3+>，Na<'+>納米發(fā)光陶瓷的激發(fā)光譜是峰值位于338 nm附近的寬帶光譜，發(fā)射光譜是峰值位于616.8 nnl的寬帶光譜，對(duì)應(yīng)pr<'3+>的 <'1>D<,2>-<'3>H<,4>躍遷發(fā)射。通過(guò)研究找到了制備Ca

8、<,0.8>Zn<,0.2>TiO<,3>：Pr<,3+>，Na<'+>納米發(fā)光陶瓷的最佳工藝條件。與普通鈦酸鹽發(fā)光材料制得的陶瓷比較，納米粉制備的陶瓷的燒結(jié)溫更低，發(fā)光性能也更好。 3．紅色長(zhǎng)余輝發(fā)光釉的研制制備了Ca<,0.8>Zn<,0.2>TiO<,3>：Pr<'3+>發(fā)光釉和CaS：Eu<'2+>發(fā)光釉。發(fā)現(xiàn)無(wú)任是初始亮度還是余輝時(shí)間，CaS：Eu<'2+>發(fā)光釉的發(fā)光性能較Ca<'0.8>Zn<0.2>TiO<,3>