BaAl2O4-Eu2+,Dy3+長余輝材料的制備技術(shù)與性能表征.pdf

1、長余輝材料是一種可以儲(chǔ)存能量的發(fā)光材料，因其奇特的物理現(xiàn)象可以應(yīng)用到照明、裝飾、生物醫(yī)學(xué)和環(huán)境工程等很多領(lǐng)域。從最初余輝性能較弱摻雜Cu的硫化物材料到廣泛運(yùn)用的鋁酸鹽材料，再到最新發(fā)現(xiàn)具有超長余輝的鎵酸鹽材料，長余輝材料已經(jīng)有了幾十年的研究，而且發(fā)光顏色的種類和能量激發(fā)方式的種類都有了大幅度的增多。這些長余輝材料品種在人類的實(shí)際生活中很快得到運(yùn)用，引起了研究者的廣泛關(guān)注，研究的材料基質(zhì)種類也從怕水怕熱化學(xué)不穩(wěn)定性的材料發(fā)展到了抗水抗熱穩(wěn)

2、定性良好的材料，甚至具有余輝形式的有機(jī)材料也在慢慢被人們發(fā)現(xiàn)。然而在長余輝材料種類增多和性能提高的同時(shí)，材料的余輝機(jī)理還處在探索階段，就目前已知的幾種根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出的假設(shè)性余輝理論中，沒有哪一種機(jī)理可以統(tǒng)一解釋所有的長余輝現(xiàn)象。本文以青綠色長余輝材料BaAl2O4∶Eu2+，Dy3+為研究對象，采用固相法和共沉淀法為制備技術(shù)，利用XRD、PL、余輝曲線和掃描電鏡等分析手段，通過探討制備方法和離子摻雜對晶體缺陷的影響，改善了BaAl2O

3、4∶Eu2+，Dy3+長余輝材料的發(fā)光性能，提高了余輝強(qiáng)度和余輝時(shí)間。研究內(nèi)容主要包括以下幾個(gè)方面:
　　(1)利用固相法在1000℃、1200℃和1400℃制備BaAl2O4∶Eu2+和BaAl2O4∶Eu2+，Dy3+長余輝材料。通過對比不同溫度下的XRD、PL和余輝曲線得出，升高溫度可以促進(jìn)長余輝材料的結(jié)晶，并增強(qiáng)材料的熒光強(qiáng)度，而且在還原氣氛下升高溫度有利于氧空位的形成，增加了更多的電子勢阱，延長了余輝時(shí)間。通過對比BaA

4、l2O4∶Eu2+和BaAl2O4∶Eu2+，Dy3+的發(fā)光情況，說明了Dy3+可以調(diào)整缺陷，從而大幅度的增強(qiáng)余輝效果，但缺陷的增多也抑制了熒光的發(fā)光強(qiáng)度。雖然目前還沒有直接數(shù)據(jù)表明Dy3+直接參與了余輝過程，但利用能帶模型理論可以很好地解釋Dy3+增強(qiáng)余輝效果的現(xiàn)象。
　　(2)通過在固相法中運(yùn)用Li2CO3做助熔劑合成BaAl2O4∶Eu2+，Dy3+長余輝發(fā)光材料，發(fā)現(xiàn)了Li+具有調(diào)節(jié)晶體中缺陷種類和數(shù)量的功能。利用Li2C

5、O3做助熔劑，由于Li+的半徑較小，可以通過調(diào)節(jié)摻入Li2CO3的量來控制Li+進(jìn)入晶體中的不同位置。當(dāng)Li+鋰離子的量較少時(shí)進(jìn)入鋇離子空位，可以通過調(diào)整晶體場的對稱性增強(qiáng)熒光效果和余輝效果。隨著Li2CO3量的增加，鋰離子開始替代鋇離子，這個(gè)過程中由于電荷補(bǔ)償會(huì)形成可以作為電子陷阱的氧空位，從而促進(jìn)余輝過程，但是新增的缺陷也降低了熒光效果。當(dāng)Li2CO3超過一定量后，Li+會(huì)進(jìn)入間隙，進(jìn)入間隙的Li+會(huì)劇烈的改變晶體場環(huán)境，造成熒光和

6、余輝現(xiàn)象同時(shí)受到抑制。雖然常用的H3BO3也作為助熔劑來增強(qiáng)發(fā)光效果，但通過對比發(fā)現(xiàn)，添加Li2CO3做助熔劑發(fā)光效果最佳的BaAl2O4∶Eu2+，Dy3+長余輝材料樣品的余輝性能遠(yuǎn)好于添加H3BO3發(fā)光效果最佳的樣品。
　　(3)利用共沉淀法在不同溫度下（800℃、1000℃、1200℃和1400℃）制備BaAl2O4∶Eu2+，Dy3+長余輝材料。通過對制備方法和反應(yīng)過程的分析，結(jié)合XRD、PL和余輝曲線的研究發(fā)現(xiàn):利用共沉