纳米铝酸盐发光材料的合成及发光性能分解.ppt

纳米铝酸盐发光材料的合成及发光性能 铝酸盐发光材料的研究主要针对其在等离子显示器 PDP 和无汞荧光灯上的应用 目前广泛使用的商用PDP发光材料多来自灯用荧光粉 尽管目前在量子发光材料的研究上取得了显著的进展 但尚无实用价值 因此 改进现有商用发光材料仍是当前主要的研究方向 由于在真空紫外辐照下铝酸盐具有良好的稳定性 目前己有多种铝酸盐发光材料成为商用的PDP荧光粉 论文研究背景 设计要求 1 燃烧法合成Tb1Mn0 1Mg0 9Al11O19绿色荧光粉2 Tb掺杂对发光性能的影响机理3 Mn2 的掺杂量对产物发光特性的影响和机理4 不同碱金属和碱土金属离子代替Mg2 时 对Mn2 发光性质的影响 5 工艺参数 发光机理的分析及合成材料的性能表征 论文章节 绪论PDP用绿色荧光粉及合成方法稀土铝酸盐发光材料的制备结论 1 2 3 4 论文主要工作 第一章 第二章 第三章 第四章 介绍发光材料 发光材料种类 应用及发光材料的主要特性 了解PDP等离子技术 了解PDP的发光机理 现状及PDP荧光粉的合成方法 了解稀土铝酸盐发光材料 燃烧法制备PDP绿色荧光粉 稀土离子 碱土金属离子掺杂对发光性能的影响 实验条件对样品发光性能的影响 对整个毕业设计进行总结 发光材料 发光材料 是一种能够把从外界吸收的各种形式的能量转换为非平衡光辐射的功能材料 发光材料广泛的存在于人们生活当中 人们对此也有了感性的认识 发光材料的主要特性与规律一光谱 1 漫反射光谱 2 激发光谱 3 发射光谱二发光的亮度与效率三发光寿命 PDP技术 等离子体平板显示器 PDP 是一种气体放电的平板显示器 下图为PDP显示屏原理结构 PDP等离子技术主要用于以下领域 1 电脑监视器如办公室电脑 CAD CAM 2 电视监视器如公共电视 PDP的发光原理 PDP的工作原理是由气体放电产生的紫外光作为激发源 激发荧光粉 以获得所需颜色的发光 是以混合惰性气体放电的彭宁效应 其原理如图所示 PDP荧光粉的制备方法 发光材料的制备是发光材料的基础 近年来的研究 对发光材料的合成带来了更多的机遇和挑战 传统的方法机械的合成方法 已经逐渐被淘汰 现主要的方法有高温固相法 溶胶 凝胶法 燃烧法 电弧法等等 铝酸盐发光材料 稀土激活的碱土铝酸盐长余辉材料主要有SrAl2O4 Eu2 SrAl2O4 Eu2 Dy3 SrAl14O25 Eu2 Dy3 和CaAl2O4 Eu Nd3 等 他们从发射的蓝色到绿色的光 峰值分布在400 520nm 亮度高 余辉时间长 在铝酸盐材料中 研究最多 应用最普遍的是黄绿色荧光粉SrAl2O4 Eu2 Dy3 和蓝绿色荧光粉SrAl14O25 Eu2 Dy3 SrAl14O25 Eu2 Dy3 发射峰在490nm 与人眼视觉峰值接近 如下图 它是目前所报道的余晖时间最长的铝酸盐长余辉材料 为黄绿色荧光粉SrAl2O4 Eu2 Dy3 的两倍 铝酸盐发光材料 长余辉材料SrAl14O25 Eu2 Dy3 的发射光谱与人眼视觉灵敏度曲线 铝酸盐发光材料 稀土铝酸盐发光材料的衰减特性4 Sr Eu 7Al2O3的衰减曲线 稀土铝酸盐的发光机理 目前研究最广泛 发光性能最好的一类长余辉发光材料是Eu2 激活的铝酸盐和硅酸盐材料 主要加入三价稀土离子Re3 作为形成长余辉的离子 对于这类材料主要有两种发光机理模型 1 空穴转移模型 2 位型坐标模型 燃烧法合成Tb1Mn0 1Mg0 9Al11O19绿色荧光粉 实验过程 将Mg NO3 2 Al NO3 3 Mn AC 2硝酸和尿素 Tb4O7为9995 配制金属的硝酸盐溶液按一定的比例熔入相应的容器 将这两种溶液混合均匀并在磁力加热搅拌下直到溶液沸腾除去水份 最后形成白色泡沫状胶体 然后置于电炉上加热 边加热边搅拌 当完全溶解后 将溶液放在马弗炉中后 设置马沸炉的温度为650 剧烈反应 伴随的还有气泡的鼓出 在接近燃烧的尾声 明显能够感觉到很强烈的光线 烧结成淡黄色粉末 冷却后得到绿色荧光粉粉体 燃烧法合成Tb1Mn0 1Mg0 9Al11O19绿色荧光粉 结果分析 Tb1Mn0 1Mg0 9Al11O19绿色荧光粉的X射线衍射图 Eu2 Dy3 双掺杂对发光性能的影响 图为样品的激发光谱和发射光谱 Eu2 Dy3 双掺杂对发光性能的影响 Eu2 Dy3 不同掺杂比的Tb1Mn0 1Mg0 9Al11O19绿色荧光粉样品余辉性能比较 Eu2 Dy3 双掺杂对发光性能的影响 Eu2 Dy3 不同掺杂比的Tb1Mn0 1Mg0 9Al11O19绿色荧光粉的激发光谱 Eu2 Dy3 双掺杂对发光性能的影响 Eu2 Dy3 不同掺杂比的Tb1Mn0 1Mg0 9Al11O19绿色荧光粉的发射光谱 Mn2 的掺杂量对产物发光特性的影响和机理 实验过程 将Mg NO3 2 Al NO3 3 Mn AC 2硝酸和尿素 Tb4O7为9995 配制金属的硝酸盐溶液按一定的比例熔入相应的容器 将这两种溶液混合均匀并在磁力加热搅拌下直到溶液沸腾除去水份 最后形成白色泡沫状胶体 然后置于电炉上加热 边加热边搅拌 当完全溶解后 将溶液放在马弗炉中后 设置马沸炉的温度为650 剧烈反应 伴随的还有气泡的鼓出 在接近燃烧的尾声 明显能够感觉到很强烈的光线 冷却后得到绿色荧光粉粉体 Mn2 的掺杂量对产物发光特性的影响和机理 XRD分析不同Mn2 的掺杂量下的XRD Mn2 的掺杂量对产物发光特性的影响和机理 荧光光谱分析Tb1Mn0 1Mg0 9Al11O19绿色荧光粉在520nm激发下的发射光谱 不同碱金属和碱土金属离子代替Mg2 时 对Mn2 发光性质的影响 实验过程 本实验采用燃烧法制备Tb1Mn0 1Mg0 9Al11O19绿色荧光粉 合成时间约为10分钟 反应时间大约为2分钟 将M NO3 2 M Mg Ca Sr Ba Al NO3 3 Mn AC 2硝酸和尿素 Tb4O7为9995 配制金属的硝酸盐溶液按一定的比例熔入相应的容器 然后置于电炉上加热 边加热边搅拌 当完全溶解后 将溶液放在马弗炉中后 设置马沸炉的温度为650 剧烈反应 伴随的还有气泡的鼓出 在接近燃烧的尾声 明显能够感觉到很强烈的光线 烧结成淡黄色的粉末状颗粒 不同碱金属和碱土金属离子代替Mg2 时 对Mn2 发光性质的影响 结果与讨论Tb1Mn0 1M0 9Al11O19 M Ca Sr Ba 绿色荧光粉中不同碱土金属离子含量与发射峰之间的关系 实验条件对样品发光性能的影响 用燃烧法制备稀土发光材料 影响产物最终发光性能的因素主要是助溶剂以及尿素的用量和炉温等几个方面 一助熔剂含量二尿素用量三炉温四其他影响 1 激活剂 辅助激活剂的影响 2 粒度的影响 结论 本实验采用Mg NO3 2 Al NO3 3 Mn AC 2硝酸和尿素均为分析纯 Tb4O7为9995 配制金属的硝酸盐溶液