稀土离子掺杂钨酸锶发光材料的制备与性能研究

来源 :陕西科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xiaomantou_2001_78
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稀土发光材料具有发光亮度高、余辉时间长、发射光波长可调、无辐射无污染等优异性能特点,是新一代的发光材料,成为了国内外发光材料的研究热点。目前,这种材料的应用非常广泛,如交通指示牌,紧急照明设备,汽车仪表显示盘和发光涂料等领域。钨酸盐具有原料丰富、制备手段简单、适应性强、晶体结构稳定、成分易于调整、热稳定性及化学稳定性好等特点,是稀土发光材料理想的基质材料。钨酸盐基发光材料不仅发射光谱丰富,还可以对光谱的位置及强度进行调控。然而随着研究的深入,对发光材料的性能提出了新的要求。因此,进一步研究新型钨酸盐基稀土发光材料的制备方法、光谱特性以及光谱调控具有重要的意义。本文采用共沉淀法制备出了SrWO4: Dy3+荧光材料、SrWO4:Pr3+发光材料以及SrWO4:Eu3+, Dy3+双掺杂发光材料。并通过单因素实验法对制备工艺条件进行了优化,得到了最佳制备工艺条件。其研究工作主要包括以下三个方面:1.采用简单的共沉淀法成功的制备出SrWO4: Dy3+荧光材料。所制备的样品通过各种分析手段进行表征。结果显示:所制备的钨酸锶发光材料是四方晶相白钨矿结构且呈现球状微粒。通过激发光谱发现,SrWO4: Dy3+发光材料在紫外和近紫外波长下可以有效地被激发。当SrWO4中 Dy3+掺杂量为5%,焙烧温度为800℃时,SrWO4: Dy3+发光材料的发光强度达到最大。其中SrWO4: Dy3+发光材料在254nm波长下激发,发射谱上有三组主要的特征发射峰,分别位于波长在470nm、484nm(蓝色)、572nm(黄色)和661nm(红色),对应于 Dy3+离子的(4F9/26H15/2),(4F9/26H(13/2)) and(4F9/26H11/2))跃迁。因此,通过改变 Dy3+掺杂浓度和焙烧温度有望制备出具有白光LED的材料。2.通过共沉淀法,在室温条件下制备出一系列具有荧光性能的SrWO4:Pr3+材料。利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS),荧光光谱仪等测试手段研究了不同Pr3+掺杂量和焙烧温度下发光材料的微光结构和发光性能。结果表明:所制备的样品均为四方晶相白钨矿结构且呈现球状微粒。当Pr3+掺杂量为7%,焙烧温度为900℃,发光强度达到最大,其主发射峰位于615nm(3P0→3H6)和644nm(3P0→3F2)处。此外,随着焙烧温度升高,发光材料发生了热猝灭现象。因此,SrWO4:Pr3+发光材料有潜力发展成为UV-LED作为芯片的红色发光二极管。3.采用简单的共沉淀法成功地制备出SrWO4:Eu3+, Dy3+双掺杂发光材料。利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、荧光光谱仪等测试手段对所制备样品的结构、形貌及其发光性能进行了表征。结果表明:所制备的样品均为四方晶相白钨矿结构且呈现球状微粒。通过改变 Dy3+掺杂量和温度来研究SrWO4:Eu3+, Dy3+的发光性能。结果显示,稀土 Dy3+的最佳掺杂浓度为3%,最佳焙烧温度为800℃。此外,SrWO4:Eu3+, Dy3+发光材料的发射颜色通过掺杂 Dy3+可以实现从白光到近黄光转换。因此,SrWO4:Eu3+, Dy3+发光材料在荧光灯和场发射显示器方面具有潜在的应用。
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