检索结果-南通市图书馆

作者：贾红浙江理工大学

学位级别：硕士

太阳能作为用之不尽的清洁能源,是解决目前能源危机和环境问题最为有效的途径之一。太阳能电池材料中,高纯硅材料具有生产成本高,能耗高,高污染排放等缺点;硫化镉、碲化镉有剧毒,会对环境造成严重污染;铜铟硒薄膜电池又因为铟与硒都是... 详细信息

太阳能作为用之不尽的清洁能源,是解决目前能源危机和环境问题最为有效的途径之一。太阳能电池材料中,高纯硅材料具有生产成本高,能耗高,高污染排放等缺点;硫化镉、碲化镉有剧毒,会对环境造成严重污染;铜铟硒薄膜电池又因为铟与硒都是稀缺元素,从而限制了其大规模的生产与应用。开发新型的太阳能电池材料也是形势所需。而氧化亚铜与氧化锌做为氧化物半导体,具有原材料丰富、成本低、直接能带结构及理论转换效率高等优点,具有应用于太阳能电池的巨大潜力。本文在对氧化亚铜和氧化锌的研究现状熟悉的基础上,通过对氧化亚铜和氧化锌的生长条件的改变,控制氧化亚铜和氧化锌的表面形貌和晶体取向,探索它们的生长机理,研究它们的性能,以实现其形貌可控性,性能可调性。本文通过电化学法和水热法制备氧化亚铜或氧化锌的样品,通过对其结构性能进行表征和分析。研究表明:1.氧化亚铜不同晶面的氧离子浓度不同,通过控制电解溶液的pH值可以控制氧化亚铜薄膜的形貌和晶体取向。随pH值增大,氧化亚铜晶体生长取向由（100）向（111）转变,形貌由四面金字塔型向三面金字塔型过渡;电容-电压测试表明,氧化亚铜的电学性质随晶体取向的变化而有明显变化:平带电压的从0.157 V降低到-0.331 V;其载流子浓度从2.8×10 cm到5.5×1018 cm。光学测试表明,氧化亚铜为直接能带结构的氧化物半导体,禁带宽度约为2.06 eV。2.因为氧化亚铜不同晶面的氧离子浓度不同,通过控制水热溶液的pH值及加入有机添加剂来影响氧化亚铜晶体不同晶面的生长速率,成功的制备出具有不同形貌结构的氧化亚铜。实验结果表明,随着pH值的升高,氧化亚铜的晶体生长取向由（100）向（111）转变,形貌从枝状向立方体转变。结合氧化亚铜晶体结构的特点,给出氧化亚铜晶体生长的合理解释。3.利用水热法制备氧化锌晶体,实验结果表明,氧化锌晶体的形貌随溶液的pH值也会发生变化,但是未发现明显的规律性,需要进一步深入研究。

关键词：氧化亚铜太阳能电池电化学水热法晶体形貌

氧化钌复合电极材料的制备及其电化学性能研究

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氧化钌复合电极材料的制备及其电化学性能研究

作者：石瑞瑞浙江理工大学

学位级别：硕士

新型电化学储能装置超级电容器的电极材料是该装置发挥优异性能的关键，目前较受关注的电极材料有碳、过渡金属氧化物和导电聚合物三大类。其中以过渡金属氧化物RuO2为电极材料的法拉第准电容器因具有高比电容量、低电阻率等优良特性而... 详细信息

新型电化学储能装置超级电容器的电极材料是该装置发挥优异性能的关键，目前较受关注的电极材料有碳、过渡金属氧化物和导电聚合物三大类。其中以过渡金属氧化物RuO2为电极材料的法拉第准电容器因具有高比电容量、低电阻率等优良特性而受到极大的关注，但各类材料各自的缺陷又限制了它们的应用。因此，研究多针对氧化钌与碳、其它过渡金属氧化物、导电聚合物以及其他材料的复合，以达到协同作用来提高材料电化学性能，这已经成为超级电容器电极材料的重要发展方向。本论文采用醇盐水解法，制备了两种体系的氧化钌复合电极材料。一是将乙醇钌水解制得的RuO2与纳米石墨复合，制备新型纳米RuO2/nano-C复合电极材料;二是将乙醇钌水解制得的RuO2与碳化硅纳米线复合，制备RuO2/SiC-NWs复合电极材料。在此基础上，深入研究了这两种复合电极材料的制备工艺、组织形貌以及不同钌含量对电化学性能的影响规律。主要的研究结论如下：（1）通过有机物高温分解法，将酚醛树脂进行碳化处理制备纳米石墨。经过XRD和SAED分析表明所制备的纳米石墨包括结晶部分和非结晶部分。而通过TEM分析表明纳米石墨粒子的直径非常小，呈圆球状，尺寸在20～50nm之间且分布均匀。（2）采用溶胶凝胶法和碳热还原法，以正硅酸乙酯和活性炭分别作为硅源和碳源制备碳化硅纳米线。通过XRD和SEM分析表明所制备的碳化硅纳米线主要是念珠状碳化硅纳米线，念珠状碳化硅纳米线长度在150μm左右，由两部分组成，中间是直杆形的结晶碳化硅纳米线，直径在20nm左右，在其表面上包裹着非晶的念珠状小球，小球的直径在100nm左右。（3）RuO2/nano-C和RuO2/SiC-NWs两种复合材料的SEM和TEM显示，在乙醇钌的水解反应过程中，生成的氧化钌沉积在纳米石墨和碳化硅纳米线的表面，并且是以非晶态的形式存在。并且随着两种复合材料中钌含量的增加，氧化钌在纳米石墨和碳化硅纳米线表面上的分散量逐渐增多。在钌含量为12.0wt.%的复合材料中，有大量的氧化钌均匀地沉积在纳米石墨和碳化硅纳米线的表面上。FTIR的分析则表明RuO2/SiC-NWs复合材料中的Si-Ru之间相互作用成键，提高了RuO2/SiC-NWs复合材料的稳定性。（4）RuO2/nano-C和RuO2/SiC-NWs两种复合材料均有较好的电容性能。随着钌含量的增加，复合电极材料的循环伏安曲线峰面积增大，即电容量增大，当钌含量为12.0wt.%时，制得的RuO2/nano-C和RuO2/SiC-NWs复合材料的比电容量分别达到了314F·g-1和393F·g-1。阻抗曲线则表明RuO2/nano-C和RuO2/SiC-NWs复合材料包括碳双电层电容和氧化钌准电容两种电化学行为，并且具有优良的阻抗特性，其等效串联电阻（ESR）值随着两种复合材料中钌含量的增加，等效串联电阻呈减小趋势。钌含量为12.0wt.%的RuO2/nano-C和RuO2/SiC-NWs复合材料经过1000次充放电循环的比电容损失分别为0.81%和0.76%，具有较高的电化学稳定性。

关键词： RuO2/SiC-NWs RuO2/nano-C 电化学性能电极材料复合材料

多元Ln-MOFs的制备，荧光性能及其应用研究

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多元Ln-MOFs的制备，荧光性能及其应用研究

作者：喻志奎浙江理工大学

学位级别：硕士

镧系金属有机框架材料(Ln-MOFs,Lanthanide Metal-Organic Frameworks)以镧系金属离子(Ln)作为中心离子,与有机小分子配体相互自组装构成,是一种新型的有机-无机杂化材料。Ln离子作为发光中心离子赋予MOFs出色的发光性能,如Ln离子的特... 详细信息

镧系金属有机框架材料(Ln-MOFs,Lanthanide Metal-Organic Frameworks)以镧系金属离子(Ln)作为中心离子,与有机小分子配体相互自组装构成,是一种新型的有机-无机杂化材料。Ln离子作为发光中心离子赋予MOFs出色的发光性能,如Ln离子的特征发射、长荧光寿命和斯托克斯位移以及高颜色纯度等,而MOFs内存在的“天线效应”克服了Ln离子自身f-f跃迁禁阻导致的发光效率低。更重要的是Ln-MOFs中存在的多种发光位点和能量转移过程能够调谐发光颜色,甚至实现白光发射。因此,Ln-MOFs被认为是WLED(White Light Emitting Diode)应用中最具前景的高质量发光材料之一。本文以5-(4-羧基苯氧基)-间苯二甲酸为第一配体,phen(1,10-菲罗啉)为第二配体,制备了两种Ln-MOFs:Eu(cpioa)和Eu(cpioa)phen。此外,为了进一步探索Ln-MOFs在白光发射材料中的应用潜力,通过Ln离子与Hcpioa配体的自组装合成了一系列同构的Ln-MOFs:Ln(cpioa),Tb(cpioa):x Eu和LaTbEu(cpioa)(Ln=La,Eu,Tb)。通过x射线衍射(XRD)、x射线光电子能谱(XPS)、扫描电镜(SEM)、热重分析(TG)、傅里叶红外光谱(FTIR)、荧光图谱(PL)、量子效率(QY)、荧光寿命(FL)和色度坐标(CIE)对Ln-MOFs的性能进行了详细地研究。主要的研究内容和结论如下:(1)通过简单的水热法合成了一种新的三元Eu(III)金属有机骨架Eu(cpioa)phen(Hcpioa:5-(4-羧基苯氧基)-间苯二甲酸,phen:1,10-菲咯啉。详细研究了二元和三元Eu(III)MOFs的结构和光学性质。结果表明,与二元Eu(cpioa)MOFs相比,三元Eu(cpioa)phen MOFs的光致发光强度提高了13.04倍,量子效率提高了67.2%,相应地LED器件也具有更强地红光发射。光致发光性能显著提高的主要原因可能是由于phen影响了分子中能量传递。此外,高度改善的结晶度也有助于大大增加光致发光强度和量子效率。(2)为了进一步证实Ln-MOFs在WLED中的应用,通过镧系离子(Ln=La,Tb,Eu)与Hcpioa(5-(4-羧基-苯氧基)-间苯二甲酸)配体的自发自组装合成了同构的镧系金属-有机框架(MOFs)。通过对结构性质的详细研究,发现不同的Ln离子在Ln-MOFs中具有相同的配位环境。通过调节Ln离子的摩尔比,可以容易地调节Ln(cpioa)MOFs的色度。LaTbEu(cpioa)(CIE坐标:(0.319,0.331))显示非常接近纯白光(0.333,0.333)的白色发射,具有54.74%的高量子产率。此外,制备了相应的白光LED器件,表明Ln(cpioa)MOFs可能是一种有前途的WLED候选荧光粉。综上所述,水热法制备的Ln-MOFs通过引入第二配体获得了具有高发光性能的红色荧光粉。此外,通过不同Ln离子的摩尔比,可以容易地调节Ln-MOFs(Ln=La,Tb,Eu)的色度,并且可以容易地获得白光发射材料。

关键词：镧系金属有机框架光致发光天线效应白光发射

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稀土掺杂硼酸盐荧光粉末的制备及改性研究

稀土掺杂硼酸盐荧光粉末的制备及改性研究

作者：张雪浙江理工大学

学位级别：硕士

稀土荧光粉广泛应用于生态照明、动态显示、通讯卫星、光学计算机及生物分子探针等高科技领域。三基色荧光粉是目前最有研究价值的荧光粉，其在可见光区具有丰富的谱线，发光谱带狭窄，发光能量更为集中;具有较强的抗紫外辐照能力，高... 详细信息

稀土荧光粉广泛应用于生态照明、动态显示、通讯卫星、光学计算机及生物分子探针等高科技领域。三基色荧光粉是目前最有研究价值的荧光粉，其在可见光区具有丰富的谱线，发光谱带狭窄，发光能量更为集中;具有较强的抗紫外辐照能力，高温特性好，能适应高负荷的环境，且三基色荧光粉具有较高的发光效率。稀土硼酸盐荧光粉由于其稳定性、相对较低的合成温度及优良的荧光性能等特点成为PDP、HDTV和投影电视等平板显示显像首选的发光材料。提高硼酸盐稀土荧光粉的性能是稀土硼酸盐荧光粉的主要研究方向之一。本论文主要研究掺杂非稀土金属离子对稀土硼酸盐荧光粉荧光性能的影响。本论文采用水热法制备YBO3:Eu3+/YBO+3:Tb3红色/绿色荧光粉。掺入不同含量金属离子M（Li+、K+、Mg2+、Al3+），采用XRD、FE-SEM测试其晶相结构和形貌特征，采用PL光谱仪从发光强度、衰减寿命和量子效率方面测试其荧光性能，探讨掺杂金属离子对荧光粉荧光性能的影响。具体的研究工作如下：（1）不同Y3+:Eu3+摩尔比的YBO+3:Eu3+红色荧光粉，当Y3:Eu3+摩尔比为20:1时，YBO33:Eu+粉末荧光性能最好。在Y3+:Eu3+摩尔比为20:1的Eu3+最佳掺杂比基础上掺杂不同含量的金属离子M（Li+、K+、Mg2+、Al3+），YBO+3:Eu3:M粉末形貌和荧光性能均发生了改变。Li+、K+均改善荧光粉末的荧光性能，掺杂Mg2+、Al3+后，荧光粉末荧光性能降低;（2）不同Y3+、Tb3+摩尔比的YBO3:Tb3+绿色荧光粉，当Y3+:Tb3+摩尔比为20:1时，YBO+3:Tb3粉末荧光性能较好;在Tb3+最佳掺杂比的基础上掺入不同金属离子不同含量M（Li+、K+、Mg2+、Al3+），YBO33:Tb+:M粉末形貌和荧光性能均发生了改变。Li+、K+、Al3+均改善荧光粉末的荧光性能，掺杂Mg2+后，荧光粉末荧光性能降低;（3）掺杂的金属离子可能通过改善荧光粉末的形貌提高其荧光性能，颗粒饱满、次级片层结构排列紧密空隙均匀、颗粒分散性好的荧光粉末荧光性能较优良;在该实验条件下制备所得的稀土硼酸盐荧光粉末的发光强度和量子效率呈现出正相关的现象。综上所述，水热法制备稀土硼酸盐荧光粉末具有良好的结晶性，适合的金属离子、适当的金属离子浓度掺杂对稀土硼酸盐荧光粉末的荧光性能起到一定的改善作用。

关键词：稀土硼酸盐荧光粉光致发光金属离子水热法

WLED用稀土离子掺杂颜色可调的YBO3发光材料的制备及性能研究

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WLED用稀土离子掺杂颜色可调的YBO3发光材料的制备及性能研究

作者：康硕浙江理工大学

学位级别：硕士

过去的几十年,利用无机材料掺杂稀土离子制备的发光材料因具有独特的化学稳定性和发光特性,在LED照明、生物医学、太阳能电池、光学传感和高能激光武器等领域备受关注和研究。掺杂三价稀土离子制备的荧光粉有很多独特的优点,如在可见光... 详细信息

过去的几十年,利用无机材料掺杂稀土离子制备的发光材料因具有独特的化学稳定性和发光特性,在LED照明、生物医学、太阳能电池、光学传感和高能激光武器等领域备受关注和研究。掺杂三价稀土离子制备的荧光粉有很多独特的优点,如在可见光区具有丰富的光谱线,狭窄的发光谱带,发光能量集中,较高的发光效率,同时具有较好的环境适应性。和其他无机基质材料相比,YBO具有化学稳定性高、成本低、易于合成和特殊的光学损伤阈值等优点,常被用作掺杂稀土离子活化剂的理想基质材料。虽然基于YBO掺杂各类稀土离子制备的荧光粉已经被广泛研究过,但是颜色可调的YBO基质共掺杂稀土离子的制备却鲜有报道。本文采用简单的水热法制备了基于YBO基质的三基色稀土离子荧光粉并探究其在白光LED中的应用。本论文采用水热法制备了YBO:x%Ce;YBO:1%Ce,x%Tb;YBO:1%Ce,x%Eu;YBO:3%Tb,x%Eu;YBO:1%Ce,3%Tb,x%Eu荧光粉,通过改变Ce,Tb,Eu的原子比调控荧光粉的发光颜色。通过PL、XRD和SEM等表征方法对荧光粉的发光性能、物相组成、表面形貌进行分析,同时制备了基于(In)Ga N紫外芯片的LED器件。实验结论如下:(1)过量硼酸(RE:HBO=1:4)制备的样品具有YBO六方晶相晶体结构,更规整的球形形貌,更好的结晶度和更强的发光强度。(2)YBO:x%Ce(x=0.5,1,2,3,4)荧光粉呈现出尺寸均匀、颗粒饱满的球形形貌,球形颗粒表面覆盖着少量片层状颗粒物。当x取值为1时,样品的结晶性能、发光强度、量子效率和荧光寿命为最高。(3)YBO:1%Ce,x%Tb(x=0,0.5,1,2,3)荧光粉是六方晶体结构。随着Tb掺杂量的增加,样品的结晶性能不断增加,表面形貌由片层状晶粒构成的饱满但不致密的球形颗粒物逐渐变为次级层片清晰可见、层级间隙小且堆积紧密的柿饼状。发光性能表明Ce,Tb之间存在能量转移。(4)YBO:1%Ce,x%Eu(x=0,0.5,1,2,3)荧光粉是六方晶体结构。随着Eu掺杂量的增加,样品的结晶性能呈先增大后减小的趋势,表面形貌由片层状晶粒构成的饱满但不致密的球形颗粒物转变为层级分明且致密的球状。发光性能表明Ce,Eu之间存在金属-金属间电荷转移。(5)YBO:3%Tb,x%Eu(x=0,0.5,1,2,3)荧光粉是六方晶体结构。随着Eu掺杂量的增加,样品的结晶性能不断增加。所有样品都是由饱满的球形颗粒物组成。发光性能表明Tb,Eu之间存在能量转移。(6)YBO:1%Ce,3%Tb,x%Eu(x=0,0.1,0.5,1,2,3)荧光粉属于六方晶相晶体结构,结晶性能良好。样品表面形貌随Eu的增加从尺寸不均匀的、次级片层结构较薄且空隙均匀的颗粒转变为次级片层分明、尺寸均匀、颗粒饱满的球状物。发光性能表明Ce,Tb和Eu之间存在能量转移。(7)Ln共掺YBO荧光粉能实现白光发射并可以应用于WLED中。

关键词：稀土硼酸盐荧光粉水热法能量转移 LED器件

基于硼酸钆掺杂稀土发光材料的制备与改性研究

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基于硼酸钆掺杂稀土发光材料的制备与改性研究

作者：马非凡浙江理工大学

学位级别：硕士

随着等离子显示(PDP)的发展,对高品质荧光粉提出迫切的要求。硼酸钆基质荧光粉相比硅酸盐、铝酸盐荧光粉具有稳定性好、发光强度高、发光效率高等优点,成为目前PDP用荧光粉研究的热点。大量研究发现对现有荧光粉掺杂适量的非稀土金属离... 详细信息

随着等离子显示(PDP)的发展,对高品质荧光粉提出迫切的要求。硼酸钆基质荧光粉相比硅酸盐、铝酸盐荧光粉具有稳定性好、发光强度高、发光效率高等优点,成为目前PDP用荧光粉研究的热点。大量研究发现对现有荧光粉掺杂适量的非稀土金属离子可以大幅提高其荧光性能。水热法具有反应条件温和,结晶性能好等特点,成为近年稀土荧光粉合成的新方法。水热法合成基于GdBO掺杂Tb的绿色荧光粉和基于GdBO掺杂Eu的红色荧光粉,在Tb与Eu最佳掺杂浓度基础上分别引入金属离子Mn(Na、K、Mg、Al)。研究其发光强度、量子效率、物相结构、微观形貌。用荧光光谱仪(PL)、X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电镜(FE-SEM)等手段对材料性能进行表征。主要结论如下:水热法制备GdBO:Tb荧光粉,结晶性能良好,为六方晶系。当Gd:Tb浓度比为20:1时,发光强度和量子效率达到最大值,为Tb最佳掺杂浓度。在最佳性能GdBO:Tb荧光粉基础上,适量掺杂Na+、K+、Mg均可提升GdBO:Tb荧光粉的发光强度,当Gd:Tb:Na+为20:1:1时性能最优异,发光强度较未掺杂Na+时提升41.5%,量子效率提升23.0%,为Na+最佳掺杂浓度;当Gd:Tb:K+为20:1:5时性能最优异,发光强度较未掺杂K+时提高78.6%,量子效率提高21.8%,为K+的最佳掺杂浓度;当Gd:Tb:Mg为20:1:2时性能最优异,发光强度较未掺杂Mg提升38.9%,量子效率提升39.8%,为Mg最佳掺杂浓度。掺杂Al后GdBO:Tb荧光粉XRD衍射峰平缓无峰,表面形貌塌陷呈不规则颗粒状,荧光性能减弱,当Gd:Tb:Al为20:1:0.5时,发光强度较未掺杂Al时降低33.7%,量子效率降低54.3%。水热法制备GdBO:Eu荧光粉,结晶性能良好,为六方晶系,当Gd:Eu为20:1时,发光强度和量子效率达到最大值,为Eu最佳掺杂浓度。在最佳性能GdBO:Eu荧光粉基础上,适量掺杂K+可以提升GdBO:Eu荧光粉的发光性能,当Gd:Eu:K+为20:1:2时性能最优异,发光强度较未掺杂K+时提升34.9%,量子效率提升21.6%,为K+的最佳掺杂浓度。掺杂Na+、Mg、Al掺杂后荧光性能出现大幅衰减,当Gd:Eu:Na+为20:1:1时,发光强度较未掺杂Na+时降低44.0%,量子效率降低37.6%;当Gd:Eu:Mg为20:1:1时,发光强度较未掺杂Mg时降低15.9%,量子效率降低16.7%;当Gd:Eu:Al为20:1:0.5时,发光强度较未掺杂Al时降低71.6%,量子效率降低56.8%。

关键词： GdBO3:Tb3+ GdBO3:Eu3+ 水热法量子效率金属离子掺杂

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光伏材料氧化亚铜的制备及性能研究

光伏材料氧化亚铜的制备及性能研究

作者：廖娜浙江理工大学

学位级别：硕士

能源是社会发展的动力，一直以来化石燃料能源都与人类的生活息息相关。众所周知，化石燃料对环境造成的污染使人类的生存环境越来越恶化，而且化石燃料作为不可再生能源，无法满足人类长期可持续发展的需要。作为取之不尽，用之不竭的... 详细信息

能源是社会发展的动力，一直以来化石燃料能源都与人类的生活息息相关。众所周知，化石燃料对环境造成的污染使人类的生存环境越来越恶化，而且化石燃料作为不可再生能源，无法满足人类长期可持续发展的需要。作为取之不尽，用之不竭的绿色能源，太阳能的开发利用是解决目前能源短缺和改善环境最有效的方法之一。可以制备太阳能电池的材料有很多种，但都有其自身的缺点，比如高纯硅，生产成本很高，污染也很高;铜铟镓硒材料中铟和硒都是稀有元素;硫化镉、碲化镉有剧毒，对环境的危害很大，所以开发新的太阳能电池材料势在必行。作为氧化物半导体，氧化亚铜具有原材料丰富，理论转换效率高和直接的能带结构等优点，成为比较有潜力的太阳能电池材料。本文采用电化学方法在三电极电化学池中沉积了氧化亚铜薄膜，实验中采用控制pH的方法控制氧化亚铜的导电类型，用后续的常规热处理方法优化氧化亚铜薄膜的结晶效果，并对所得的样品进行了光学及电学的测试与分析。得到的主要结论如下： 1.通过改变电化学沉积溶液的pH值，对氧化亚铜薄膜的表面形貌和晶体取向成功的进行了控制，解释了控制的机理;2.确定了在pH值为7.5以下时氧化亚铜薄膜的晶体表面形貌呈四面金字塔型， pH值为10.0左右时氧化亚铜薄膜晶体的表面形貌呈三棱柱型;pH值为12.0左右时氧化亚铜薄膜的晶体为三面金字塔型的表面形貌;并确定了氧化亚铜薄膜具有直接能带结构，禁带宽度为2.06eV。 3. pH值为7.5以下时氧化亚铜薄膜为n型半导体;通过比较相同pH值下经过200°C，250°C，300°C，350°C，400°C热处理前后的XRD图片的可知，随着热处理温度的升高，晶体取向性增强，晶体质量变好，电学性能增强。说明热处理温度对晶体质量的影响不可忽视。

关键词：氧化亚铜薄膜 pH值热处理太阳能电池

Gd2O3:Eu3+荧光粉的发光性能与改性研究

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Gd2O3:Eu3+荧光粉的发光性能与改性研究

作者：廖世才浙江理工大学

学位级别：硕士

稀土氧化物荧光粉稳定性高,使用寿命长,显色性好,对环境危害低。因此,它们可以广泛的应用于等离子体显示器,阴极射线发光,生物荧光探针,三基色荧光灯等。为了探究不同的非稀土金属离子对于稀土氧化物荧光粉的发光性能的影响,本文采用水... 详细信息

稀土氧化物荧光粉稳定性高,使用寿命长,显色性好,对环境危害低。因此,它们可以广泛的应用于等离子体显示器,阴极射线发光,生物荧光探针,三基色荧光灯等。为了探究不同的非稀土金属离子对于稀土氧化物荧光粉的发光性能的影响,本文采用水热法按照不同的Gd3+和Eu3+浓度比合成了Gd2O3:Eu3+荧光粉,在确定最佳Gd3+和Eu3+比例基础上引入掺杂离子(Li+,K+,Mg2+,Al3+),对所得荧光粉进行XRD,SEM,PL等结构表征和发光性能测试。主要结论如下:(1)Gd:Eu为20:1时,发光强度最优。掺入Li+、K+、Mg2+、Al3+后,荧光粉的发光强度增强,当Gd:Eu:Li+为20:1:0.5,Gd:Eu:Mg2+为20:1:1,Gd:Eu:K+为20:1:1,Gd:Eu:Al3+为20:1:1时,发光强度达到最强,依次为未掺杂Gd2O3:Eu3+荧光粉的2.3倍,1.9倍,1.7倍,1.6倍,随着掺杂离子浓度继续增加荧光粉的发光强度降低。掺杂了Li+、Mg2+、K+、Al3+的荧光粉量子效率分别提高了15%,9%,6%,4%,荧光粉的衰减时间减少了0.16 ms,0.11 ms,0.03 ms,0.07 ms。说明了非稀土金属离子在掺杂时存在浓度猝灭现象,Li+、K+、Mg2+、Al3+的掺入均能对荧光粉的荧光性能起到改善的作用。(2)荧光粉的结晶形貌、发光强度、量子效率、荧光衰减时间与所掺杂的非稀土金属离子的含量关系紧密。结晶性越好、晶粒形貌均匀、气孔少、晶粒长宽比例越接近则荧光粉的发光强度高、荧光衰减时间短、量子效率高。综上所述,水热法合成的稀土氧化物荧光粉具有良好的结晶性能,适度的金属离子的掺入能优化其荧光粉的性能,从而达到降低生产成本,减轻对环境所造成的污染的目的。

关键词：浓度猝灭量子效率荧光强度水热法

GdxY2-xO3:Eu3+发光材料的制备与性能研究

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GdxY2-xO3:Eu3+发光材料的制备与性能研究

作者：李群浙江理工大学

学位级别：硕士

氧化物基质荧光粉被广泛运用于生物荧光探针、平板显示、高清晰度背投电视、X射线闪烁体等多个领域。氧化物材料本身具有良好的光学性能、稳定的物理化学性质、较高的机械强度、无毒、容易制备且制备成本较低等优点,并且作为基质的氧化... 详细信息

氧化物基质荧光粉被广泛运用于生物荧光探针、平板显示、高清晰度背投电视、X射线闪烁体等多个领域。氧化物材料本身具有良好的光学性能、稳定的物理化学性质、较高的机械强度、无毒、容易制备且制备成本较低等优点,并且作为基质的氧化物材料声子能量低,跃迁几率高,可以合成所需的发光性能稳定的荧光粉,成为目前稀土发光基质材料的研究热点。如何提高氧化物基质荧光粉的光致发光性能成为目前的主要研究方向。本论文主要研究稀土氧化物复合基质及非稀土金属离子对氧化物基质荧光粉光致发光性能的影响。本论文采用水热合成法制备复合基质GdxY(2-x)O3:Eu3+荧光粉,并通过掺杂金属离子Mn+(K+,Li+,Al3+,Mg2+)来提高GdxY(2-x)O3:Eu3+荧光粉的光致发光性能。通过XRD来对其物相和晶体结构进行分析,通过FE-SEM来观察样品的表面形貌,通过荧光光谱仪来对样品的发光强度和量子效率进行分析,研究复合基质和金属离子掺杂对荧光粉的发光强度和量子效率的影响。主要的研究内容和结论如下:(1)水热合成法制备Y2O3:Eu3+和Gd2O3:Eu3+荧光粉的发光强度和量子效率均随着Eu3+的含量的增加先增大后减小。当Y3+:Eu3+为25:1时Y2O3:Eu3+荧光粉的发光强度和量子效率达到最大值;当Gd3+:Eu3+为25:1时Gd2O3:Eu3+荧光粉的发光强度和量子效率达到最大值。故稀土基质离子和Eu3+的最佳掺杂比例为25:1,即制备GdxY(2-x)O3:Eu3+荧光粉时稀土基质离子和Eu3+的最佳掺杂比例为25:1。(2)水热合成法制备的GdxY(2-x)O3:Eu3+荧光粉具有良好的结晶性能,属于立方晶系。GdxY(2-x)O3:Eu3+荧光粉的发光强度和量子效率随着Gd3+的不断掺入呈现先增大后减小的趋势。当x为0.5时,GdO.5Y1.5O3:Eu3+荧光粉的发光强度和量子效率均达到最大值。与Y2O3:Eu3+荧光粉对比,发光强度提高了 57.22%,量子效率提高了 90.20%;与Gd2O3:Eu3+荧光粉对比,发光强度提高了 21.29%,量子效率提高了 46.93%。(3)掺入金属离子Mn+(K+,Li+,Al3+,Mg2+)的Gd0.5Y1.5O3:Eu3+:Mn+荧光粉的晶体结构没有发生任何变化,仍与立方晶系中的Ia3空间群具有相同的结构,但是衍射峰的强度不同。K+、Li+和Mg2+的掺杂在一定程度上提高了衍射峰的强度,而Al3+的掺入则大大降低了衍射峰的强度。(4)掺杂金属离子Mn+(K+,Li+,Al3+,Mg2+)后Gd0.5Y1.503:Eu3+:Mn+荧光粉的发光强度均发生了变化。和未掺杂金属离子的Gd0.5Y1.5O3:Eu3+荧光粉对比发现,当掺入的K+量为0.1 mM时样品的发光强度提高约136.48%;当掺入的Li+量为0.1 mM样品的发光强度提高约135.17%;当掺入的Mg2+量为0.05 mM时样品的发光强度提高约92.55%;随着Al3+的掺入,Gd0.5Y1.5O3:Eu3+:Al3+荧光粉的发光强度呈现递减趋势,当掺入的Al3+量为0.2 mM时样品的发光强度降低约56.66%。(5)掺杂金属离子Mn+(K+,Li+,Al3+,Mg2+)的Gd0.5Y1.503:Eu3+:Mn+荧光粉的量子效率变化如下,和未掺杂金属离子的Gd0.5Y1.5O3:Eu3+荧光粉对比发现,当掺入的K+量为0.1 mM时样品的量子效率提高约113.32%;当掺入的Li+量为0.1 mM时样品的量子效率提高约111.46%;当掺入的Mg2+量为0.05 mM时样品的量子效率提高约71.29%;随着Al3+的掺入,Gd0.5Y1.5O3:Eu3+:Al3+荧光粉的量子效率呈现递减趋势,当掺入的Al3+量为0.2 mM样品量子效率降低约52.30%。综上所述,水热合成法制备的复合基质氧化物荧光粉具有良好的结晶性能,适当的掺入非稀土金属离子,能够大幅度提高复合基质氧化物荧光粉的光致发光性能。

关键词：水热合成法氧化物基质荧光粉复合基质金属离子光致发光性能

非稀土金属离子掺杂对氧化钇粉末荧光性能的影响

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非稀土金属离子掺杂对氧化钇粉末荧光性能的影响

作者：郑贤火浙江理工大学

学位级别：硕士

YO:Eu荧光粉是传统商用的红色荧光粉,广泛应用在节能灯、阴极射线致发光等领域。YO:Eu荧光粉具有物理化学性质稳定,热稳定性好,荧光性能高效,发出的红光色纯度高等优点。工业化生产YO:Eu荧光粉通常采用的是高温固相法,该制备方法对设备... 详细信息

YO:Eu荧光粉是传统商用的红色荧光粉,广泛应用在节能灯、阴极射线致发光等领域。YO:Eu荧光粉具有物理化学性质稳定,热稳定性好,荧光性能高效,发出的红光色纯度高等优点。工业化生产YO:Eu荧光粉通常采用的是高温固相法,该制备方法对设备要求高,反应温度很高,能耗较大,生产成本高,而且产物纯度不高,发光效率较低。本论文采用反应条件温和的水热法制备YO:Eu荧光粉,探究Y与Eu的最佳摩尔比,在Y与Eu最佳摩尔比的基础上,引入非稀土金属离子M(M=Li+,K+,Mg2+,Al)进行掺杂改良。使用荧光光谱仪(PL)测量荧光粉的发光强度和量子效率;使用X射线衍射仪(XRD)对制备的荧光粉进行结晶性能分析;使用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)测试观察荧光粉的形貌特征。从发光强度、量子效率、结晶性能、表面形貌等方面探讨不同的非稀土金属离子掺杂以及不同的掺杂量对荧光粉性能的影响。研究的主要结果如下:(1)当Y与Eu的摩尔比为25:1时,荧光粉的发光强度和量子效率均达到最大值,故Y与Eu的最佳摩尔比是25:1。(2)掺杂适量的非稀土金属离子M(M=Li+,K+,Mg2+,Al)能提高荧光粉的结晶性能,过量掺杂Li+则会使得荧光粉结晶性能降低。(3)当Y:Eu:K+=25:1:1时,Y:Eu:K+=25:1:1的YO:Eu:K+荧光粉的发光强度和量子效率在YO:Eu:K+荧光粉中均是最大的,其发光强度和量子效率分别比YO:Eu荧光粉提高了19.1%和27.1%,Y:Eu:K+=25:1:1是K+的最佳掺杂比。(4)当Y:Eu:Li+=25:1:0.5时,YO:Eu:Li+荧光粉的发光强度和量子效率分别比YO:Eu荧光粉提高了67.2%和53.4%。此时,YO:Eu:Li+荧光粉完全为针状形貌,针状细而长,针状长度主要集中在1.0.5μm之间;Y:Eu:Li+=25:1:0.5的YO:Eu:Li+荧光粉特征衍射峰细而尖,且特征衍射峰面积最大,其结晶性能最好。Y:Eu:Li+=25:1:0.5是Li+的最佳掺杂比。(5)当Y:Eu:Mg2+=25:1:0.5时,YO:Eu:Mg2+荧光粉的发光强度和量子效率分别比YO:Eu荧光粉提高了38.4%和37.9%。此时,YO:Eu:Mg2+荧光粉为片状形貌,表面平整,形状为四边形,尺寸在0.5μm左右;Y:Eu:Mg2+=25:1:0.5的YO:Eu:Mg2+荧光粉特征衍射峰面积最大,结晶性能最好。Y:Eu:Mg2+=25:1:0.5是Mg2+的最佳掺杂比。(6)掺杂Al会使荧光粉的颗粒尺寸变大,结晶性能变好,但是YO:Eu:Al荧光粉的发光强度和量子效率均比YO:Eu荧光粉低,掺杂Al降低了荧光粉的荧光性能。

关键词： Y2O3:Eu3+荧光粉水热法非稀土离子掺杂荧光性能