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本课题旨在研究出一种单一基质白光发射的荧光粉,以解决由InGaN基和YAG:Ce黄色荧光粉组装而成的白光LED由于缺少红光组分而导致色温偏高、显色指数差等缺点。实验通过采用传统的高温固相法合成了SrGdNa(P0)F:Eu,Mn、CaNaSi0F:Ce,Mn、CaYNa(P0)F:Ce,Mn以及SrZnY(P0):Ce,Mn,Tb四个体系的单相白光荧光粉,并利用X-射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、荧光分光光度计以及荧光寿命测试系统等手段对合成样品进行了表征。在表征的基础上,深入探讨了样品形貌特征和基质组成,激活剂/敏化剂对物质相纯度、荧光强度的影响以及它们两者之间的能量传递机理,实验所得结论如下:(1)采用高温固相法,在还原气氛的条件下合成了 Eu、Mn单掺和共掺的SrGdNa(P0)F荧光粉。研究结果表明,合成的样品为纯相,并未观察到杂相的存在。样品呈无规则颗粒状,表面光滑,颗粒尺寸分布在5μm左右。共掺Eu和Mn的荧光粉样品在300 nm的激发下能够同时发射出Eu位于460 nm和Mn位于560 nm处的特征峰,且560 nm处的发射峰比单掺Mn样品的发射峰强2.02倍。荧光寿命曲线及相关的机理研究证明了 Eu和Mn之间的能量传递关系,且能量传递机理以偶极-偶极相互作用为主,两种离子之间的临界距离为17.52 A。CIE色坐标分析表明所合成的SrGdNa(P0)F:Eu,Mn系列荧光粉兼具颜色可调及白光发射的特性,可作为白光LED用白光荧光粉的潜在材料使用。(2)采用高温固相还原的方法制备了Ce、Mn共掺的CaNaSiOF光色可调的荧光粉。在552 nnm监测下,Ce、Mn共掺荧光粉样品的激发光谱从250 nm延伸至450 nm,能够很好地与近紫外芯片相匹配。在338 nm的激发下,CaNaSi0F:Ce,Mn荧光粉的发射光谱包含了Ce和Mn分别位于453 nm和552 nm处的特征发射峰。随着Mn掺杂浓度的增加,Ce的发射峰强度逐渐减弱,其荧光寿命也不断减小,证明Ce-Mn间存在能量传递,且能量传递方向是从Ce到Mn。基于两者之间的能量传递,通过调控Mn的掺杂量,得到了发光颜色由蓝色逐渐变至蓝白色的荧光粉。(3)高温固相法合成的CaYNa(P0)F:Ce,Mn纯相荧光粉在300nm的激发下具有两条宽且强的发射带。位于405 nm处的蓝光发射带归属于Ce的5d→4f跃迁,而位于560 nm处的黄光发射带对应于Mn的T(G)→A(S)跃迁。实验证明,Ce到Mn之间存在能量传递作用,可使Mn的荧光发射强度大大增强,且能量传递效率和能量传递速率最大值可达89.35%和314.62×10s,说明Ce到Mn的能量传递是十分有效的。通过能量传递作用,在适当调节Ce和Mn之间相对掺杂比例的基础上,可以使目标荧光粉的发光颜色由蓝色逐步向白色和黄色转变。实验结果表明,CaYNa(P0)F:Ce,Mn荧光粉可用作紫外基白光LED上白光发射荧光材料。(4)通过高温固相合成反应,制备了一系列以SrZnY(P0)为基质,Ce/Mn/Tb为掺杂离子的荧光粉。在双掺样品中,Ce的共掺杂使Mn和Tb的发射光强度得到大幅度增强,说明分别存在Ce→Mn和Ce→Tb两种类型的能量传递;其中,Ce→Mn能量传递机理为偶极-偶极相互作用,而Ce→Tb能量传递为四极-四极相互作用。对于Ce、Mn和Tb三掺的体系,其发射光谱同时包含了三种离子的特征发射峰:Ce离子410 nm的蓝光发射,Mn离子600 nm的红光发射以及Tb离子490 nm和545 nm 的绿光发射。实验所得 SrZnY(P0):0.05Ce,0.11Mn,0.11Tb荧光粉的相关色温为5144.83 K,CIE值(0.33,0.34)与标准白光色坐标(0.33,0.33)非常接近,说明SrZnY(P0):Ce,Mn,Tb荧光粉在白光LED用单一基质白光荧光材料领域具有潜在的应用价值。

关键词：白光发射荧光粉单一基质光色可调能量传递

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白光LED用多色荧光粉的合成及其荧光性质研究

白光LED用多色荧光粉的合成及其荧光性质研究

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作者：夏思雨广西大学

学位级别：硕士

进入21世纪以来,随着自然资源的不断枯竭和环境污染问题的日益突出,半导体照明器材作为一种新兴的照明工具引起人们广泛的兴趣。白光LED照明作为必不可少的半导体照明已取代现有的能耗较高的白炽灯照明。而荧光粉作为半导体照明材料重... 详细信息

进入21世纪以来,随着自然资源的不断枯竭和环境污染问题的日益突出,半导体照明器材作为一种新兴的照明工具引起人们广泛的兴趣。白光LED照明作为必不可少的半导体照明已取代现有的能耗较高的白炽灯照明。而荧光粉作为半导体照明材料重要的组成部分而备受关注。所以本文重点研究可以被近紫外芯片激发的多色荧光粉。通过溶胶凝胶法制备了 YV04:Sm3+,Eu3+荧光粉,高温固相法制备了CaA12Si208:Eu2+/Tb3+、BaMg2A16Si9O30:Ce3+,Tb3+/Mn2+多色荧光粉样品;并通过扫描电子显微镜(SEM)、X-射线衍射(XRD)、傅立叶红外光谱(FT-IR)、荧光分光光度计等对样品进行了结构、形貌、荧光性质等的一系列研究,结论如下:(1)通过溶胶-凝胶法制备了 YV04:0.05Sm3+,xEu3+荧光粉,制备的荧光粉颗粒均匀且粒径为500-600 nm。合成的YVO4:0.05Sm3+,xEu3+荧光粉在280-320 nm处有强而宽的基质激发峰;通过共掺Sm3+和Eu3+比单掺Eu3+的荧光强度提高了 75%;Sm3+和Eu3+在YVO4基质间的临界距离为10.28 A,能量传递机理为四极-四极交互作用。通过增加Eu3+的掺杂量,YV04:0.055m3+,xEu3+荧光粉的颜色有规律的由橙红色变为红色,并且YV04:0.05Sm3+,0.11Eu3+荧光粉CIE坐标可以达到标准红色。(2)通过高温固相法制备了 CaA12Si208:Eu2+/Tb3+荧光粉。在352 nm光激发下CaA12Si2O8:Eu2+可以得到一个从400-600 nm的强而宽的Eu2+发射峰。在 44 nm 监测下,在 220-400nm 间有 Eu2+吸收带。CaA12Si208:xEu2+的荧光猝灭浓度为0.03 mol,而对CaAl2Si2O8:0.03Eu2+,xTb3+体系,在352 nm光激发下,荧光发射峰包含Eu2+和Tb3+的特征发射峰,荧光猝灭浓度为0.10 mol,Eu2+和Tb3+的临界距离为19.71A,能量传递机理为偶极-偶极相互作用,由于Eu2+到Tb3+间存在能量传递,通过检测荧光寿命,可算出平均荧光寿命由 128.14 ns 降低到 52.94ns。在 CaA12Si2O8:0.03Eu2+,xTb3+荧光粉体系中随着Tb3+掺杂浓度的增加,荧光粉的发光颜色呈现由蓝色向蓝绿色变化。(3)通过高温固相法合成 BaMg2A16Si9O30(BMAS):Ce3+,Tb3+/Mn2+的荧光粉。BMAS:Ce3+,Tb3+荧光粉激发光谱表现出强且宽的吸收带(220-380 nm)。在350 nm光的激发下,可以观察到BMAS:0.05Ce3+,0.07Tb3+在 544 nm 的 Tb3+和位于 420 nm 的 Ce3+的特征发射峰。Ce3+和Tb3+间的临界距离为18.62 A,能量传递机理属于偶极-偶极相互作用。当Tb3+浓度由0.01 mol增加到0.13 mol时,其能量传递效率则从3.26%增加到76.59%。调节Ce3+与Tb3+的比例,可以使样品的发光颜色由蓝色向绿色区域有规律的变化。BMAS:0.05Ce3+,0.05Mn2+在315 nm光激发下可以观察到Ce3+和Mn2+的特征发射峰,说明Ce3+到Mn2+之间存在能量传递。增加Mn2+在基质中的比例,可以得到接近白色发光的荧光粉。

关键词：荧光粉晶体结构荧光性质能量传递

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新型纤维与天然纤维织物冷暖感的对比研究

新型纤维与天然纤维织物冷暖感的对比研究

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作者：张伟伟东华大学

学位级别：硕士

随着人们对服装舒适性的广泛关注,织物接触冷暖感的研究显得尤为重要。目前,织物冷暖感的表征指标比较单一且多为静态指标和半动态指标,不能够全面反映织物的冷暖感。本课题采用市场上应用比较广泛的新型冷感和暖感纤维与天然纤维纱线... 详细信息

随着人们对服装舒适性的广泛关注,织物接触冷暖感的研究显得尤为重要。目前,织物冷暖感的表征指标比较单一且多为静态指标和半动态指标,不能够全面反映织物的冷暖感。本课题采用市场上应用比较广泛的新型冷感和暖感纤维与天然纤维纱线为原料,进行织造平针、罗纹等组织结构,对比研究其冷暖感差异。采用自主搭建的织物动态热湿传递测试仪来探究不同纤维织物两面温湿度变化;并结合采用基于探针接触的织物表面粗糙度测试仪来探讨不同纤维织物两面温湿度变化、不同纤维织物表面状态及织物组织结构对织物冷暖感的影响;采用主观评价与客观实验相结合,综合分析影响织物接触冷暖感的显著性因素,建立织物冷暖感与各影响因素的多元回归模型,为研究织物冷暖感提供更有价值的动态指标。其中,重点分析讨论了织物与人体皮肤接触的微环境变化对织物冷暖感的影响,其中包括织物表面状态、采用模拟皮肤-织物测试系统客观反映织物两面温湿度变化、织物主观评价和人体皮肤-织物测试系统反映的织物两面温湿度变化四大部分。此外,对织物进行传统传热传湿实验可以得到织物的回潮率、透湿率、Q-max等指标。将各类指标进行综合对比,分析它们与主观冷暖感之间的相关性。根据探究实验得出结论:自主搭建的织物动态热湿传递测试仪所测得指标可以一定程度反映织物的接触冷暖感;基于探针接触的织物表面粗糙度测试仪可以一定程度反映织物表面的粗糙程度并可以反映针织物的线圈密度;通过对比研究新型冷感、暖感纤维与天然纤维织物的主观冷暖感,得出两种探究实验的可行性及有效性;同时建立的冷暖感的多元线性回归模型可以进一步研究织物种类、表面状态、织物组织结构、基本物理性能对织物冷暖感的影响,为不同冷暖感织物的优化设计提供理论依据。

关键词：冷感、暖感纤维接触冷暖感动态热湿传递织物表面粗糙度

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石墨烯基复合物在CdS量子点敏化太阳能电池里的研究与应用

石墨烯基复合物在CdS量子点敏化太阳能电池里的研究与应用

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作者：黄天娇广西大学

学位级别：硕士

全球能源危机促进了量子点敏化太阳能电池(QDSSCs)的发展。目前,优化QDSSCs的器件结构并提高其光伏性能已然成为各国学者的研究热点。石墨烯优异的光、电、力学性能与太阳能电池所需材料高度吻合,因此,人们纷纷试图将石墨烯基复合物材... 详细信息

全球能源危机促进了量子点敏化太阳能电池(QDSSCs)的发展。目前,优化QDSSCs的器件结构并提高其光伏性能已然成为各国学者的研究热点。石墨烯优异的光、电、力学性能与太阳能电池所需材料高度吻合,因此,人们纷纷试图将石墨烯基复合物材料应用到太阳能电池的光电阳极和对电极中,研究其对QDSSCs光伏性能的影响。本文从提高QDSSCs光伏性能出发,采用CdS量子点(QDs)作为光敏化剂;以石墨烯基复合物为主线;将石墨烯分别掺入Ti02和NiS中作为光阳极和对电极材料,探究石墨烯的掺入对CdS QDSSCs光伏性能的影响。通过X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电镜(SEM)、能谱定量分析仪(EDS)、高倍透射电子显微镜(HRTEM)、傅里叶红外光谱仪(FTIR)、拉曼光谱仪(Raman)、紫外可见分光光度计(UV-vis)、ECS电化学工作站以及伏安特性曲线(J-V)等测试设备对实验过程中所制备的样品进行结构和光伏性能分析。本文相关研究内容和结论如下:(1)采用一步水热法在掺氟Sn02(FTO)导电玻璃表面生长出整齐有序的金红石相Ti02纳米阵列(NRs)。将不同比例的氧化石墨烯(GO,采用改进的Hummers法制备)与锐钛矿相Ti02颗粒混合均匀后再与TiO2 NRs进行复合,经热还原后得到石墨烯(rGO)/锐钛矿-金红石相TiO2光阳极并将其与Cu2S、Pt对电极组装成太阳能电池。经测试发现,锐钛矿-金红石相TiOO2光阳极(TGr0)组成的太阳能电池的光电转化效率是纯金红石相TiO2 NRs的1.77倍。当与金红石相Ti02NRs进行复合的GO/锐钛矿相TiO2混合物的比例为5%时,与之对应的光阳极(TGr5)达到最高光电转化效率1.26%,分别是纯TiO2 NRs和TGr0光阳极的2.93倍和1.66倍。而以Pt为对电极得到的光电转化效率为0.88%,相比于Cu2S降低了 30.16%。(2)采用连续离子层吸附法(SILAR)将CdSQDs负载到TGr5光阳极表面。通过测试发现,当CdS QDs的循环敏化周期为10时,其与Cu2S对电极组装的CdS QDSSC达到了最大光电转化效率2.20%,是未敏化TGr5光阳极的1.75倍。再将TiO2 NRs和掺杂了不同rGO含量的锐钛矿-金红石相Ti02光阳极分别用CdS QDs循环敏化10个周期并组装成太阳能电池。测试结果表明,TGr5光阳极组装的CdS QDSSCs的光电转化效率仍为最高,分别是TiO2 NRs(0.79%)和TGr0(1.47%)的2.78 倍和 1.50 倍,而以Pt为对电极后得到的光电转化效率为1.32%,相比于Cu2S降低了 40.00%。(3)通过水热反应法制备出纯NiS纳米颗粒以及不同rGO含量的rGO/NiS复合物制备成对电极,以经过CdS QDs循环敏化10个周期后的TGr5作为光阳极并组装成太阳能电池。测试结果表明当水热反应中GO溶液的浓度为1 mg/mL时,所制备出的rGO/NiS复合物对电极组装的太阳能电池达到最大的光电转化效率2.47%,分别是Pt(1.32%)、Cu2S(2.20%)和纯NiS对电极(2.03%)的1.87、1.12和1.22倍。

关键词：石墨烯基复合物太阳能电池 CdS量子点光伏性能

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