Cr 3+ 摻雜近紅外錫酸鹽的制備及其發(fā)光性質(zhì)研究
發(fā)布時(shí)間：2021-08-28 00:51
本文通過(guò)傳統(tǒng)高溫固相法成功合成了新型近紅外發(fā)光材料Mg2SnO4:Cr3+并研究了其發(fā)光性質(zhì)。結(jié)果表明,樣品在470 nm藍(lán)光激發(fā)下,展現(xiàn)出600-850 nm的近紅外發(fā)射,不同Cr3+摻雜濃度對(duì)發(fā)光強(qiáng)度有影響,Cr3+摻雜濃度為0.02時(shí)發(fā)光強(qiáng)度最大,多極相互作用引起濃度猝滅現(xiàn)象。隨著Cr3+摻雜濃度的增加,樣品熒光壽命逐漸衰減,此外樣品還展現(xiàn)出了長(zhǎng)余輝發(fā)光特性。本文還通過(guò)Zn離子共摻雜合成了新型近紅外長(zhǎng)余輝發(fā)光材料Mg1.4Zn0.6SnO4:Cr3+(MZSO:Cr3+)并對(duì)其物相結(jié)構(gòu)、發(fā)光性質(zhì)、熱穩(wěn)定性、缺陷分布、余輝衰減等性質(zhì)進(jìn)行了研究。研究結(jié)果表明,所有合成樣品均為純相,MZSO:Cr3+被藍(lán)光有效激發(fā)后,產(chǎn)生一個(gè)尖銳發(fā)射峰（708 nm）和一個(gè)寬帶發(fā)射峰（730 nm）,分別歸屬于Cr3+的...
【文章來(lái)源】：沈陽(yáng)師范大學(xué)遼寧省
【文章頁(yè)數(shù)】：53 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【部分圖文】：
空穴轉(zhuǎn)移模型：Matsuzawa等提出的SrAl2O4:Eu2+,Dy3+的余輝機(jī)制Fig1.1Holetransfermodel:afterglowmechanismofSrAl2O4:Eu2+,Dy3+proposedbyMatsuzawaetal
Cr3+摻雜近紅外錫酸鹽的制備及其發(fā)光性質(zhì)研究4圖1.2（a）Eu2+，Dy3+共激活長(zhǎng)余輝材料隧穿模型（b）Pan等人報(bào)道的長(zhǎng)余輝機(jī)制Fig1.2(a)Eu2+,Dy3+co-activatedlongafterglowtunnelingmodel(b)longafterglowmechanismreportedbyPanetal（3）氧空位模型氧空位模型通常用來(lái)解釋氧化物基質(zhì)的長(zhǎng)余輝材料機(jī)理。Aitasalo[5]等人在早期研究中說(shuō)明在他們構(gòu)建的電子模型中氧空位是重要的電子陷阱。Clabau[6]等人觀察了SrAl2O4:Eu2+和SrAl2O4:Eu2+,Dy3+的熱釋光曲線，發(fā)現(xiàn)兩者的曲線雖然在大小和位置上有所差異，但是光譜形狀相似。因此，他們認(rèn)為在SrAl2O4:Eu2+,Dy3+材料中氧空位是有效的電子陷阱，共摻Dy3+并不會(huì)影響到缺陷的化學(xué)本質(zhì)，僅在電子儲(chǔ)存和釋放方面起作用。1.2.3長(zhǎng)余輝發(fā)光材料的發(fā)展及研究現(xiàn)狀早在1000多年前古人就已經(jīng)注意到長(zhǎng)余輝發(fā)光現(xiàn)象，根據(jù)史書記載，在我國(guó)宋朝時(shí)期，已經(jīng)有人使用長(zhǎng)余輝材料進(jìn)行作畫，畫中的�？梢园l(fā)出夜光[7]。19世紀(jì)末期，法國(guó)化學(xué)家Sidot合成了最早的人工長(zhǎng)余輝發(fā)光材料：ZnS:Cu[8]。早在上世紀(jì)90年代以前，科研人員的精力主要集中在以硫化物為主的長(zhǎng)余輝材料，隨后很長(zhǎng)一段時(shí)間，開發(fā)制備出了一系列硫化物長(zhǎng)余輝材料。其中，硫化鋅是研究最多、應(yīng)用最廣泛的一類材料。由于ZnS:Cu的余輝性能比較弱，所以研究人員通過(guò)共摻其他元素來(lái)改善其性能。經(jīng)過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)的長(zhǎng)余輝硫化物材料被制成表盤、發(fā)光涂料以及夜光產(chǎn)品等，在市場(chǎng)上一直占據(jù)著統(tǒng)治的地位。此外，在軍事和防空方面，長(zhǎng)余輝材料也有廣泛應(yīng)用。雖然硫化物長(zhǎng)余輝材料已經(jīng)投入應(yīng)用，不過(guò)硫化物并不是一種完美的材料，其化學(xué)穩(wěn)定性差，易分解，制備過(guò)程產(chǎn)生有毒氣體等缺點(diǎn)也不容忽視。另外這類材料的余輝時(shí)間很短，幾十分鐘或幾個(gè)小時(shí)，多種問(wèn)題限制了硫化物長(zhǎng)?
Cr3+摻雜近紅外錫酸鹽的制備及其發(fā)光性質(zhì)研究7帶發(fā)射，具體發(fā)光特性很大程度上取決于基質(zhì)的晶體場(chǎng)環(huán)境。在不同體系中，Cr3+的中心發(fā)射也會(huì)產(chǎn)生偏移[20,21]。研究新型近紅外發(fā)光材料，Cr3+是一種非常理想的激活劑離子，由上文可知，Cr3+有窄帶與寬帶兩種發(fā)射光，具體發(fā)射情況受到基質(zhì)晶體場(chǎng)強(qiáng)度制約，因此可以通過(guò)調(diào)節(jié)基質(zhì)晶體場(chǎng)強(qiáng)度進(jìn)而調(diào)節(jié)發(fā)光。圖1.3Cr3+在八面體場(chǎng)中的Tanabe-Sugano能級(jí)圖Fig1.3Tanabe-suganoenergyleveldiagramofCr3+inoctahedralfield1.3.3Cr3+摻雜的近紅外熒光和近紅外長(zhǎng)余輝材料早在半個(gè)世紀(jì)以前，SatoruS[22]等人就分析了Al2O3:Cr3+發(fā)光材料的光學(xué)特性，它是人類歷史上首次合成固態(tài)激光材料的主要成分。隨后，D.L.Wood[23]等又對(duì)Cr3+在八面體結(jié)構(gòu)材料的光學(xué)性質(zhì)、晶體場(chǎng)劈裂狀況展開研究。1968年，他們又對(duì)Cr3+在ZnAl2O4及MgAl2O4尖晶石結(jié)構(gòu)基質(zhì)中的發(fā)光特性進(jìn)行了討論[24]。HaijingYu[25]等人在2002年研究了在原有Al2O3:Cr3+體系中共摻雜其他離子（Ti，F(xiàn)e，Ni，Yi）是否會(huì)對(duì)R譜線（Cr3+的尖銳發(fā)射峰）的發(fā)光產(chǎn)生影響。結(jié)果表明，共摻雜其他離子確實(shí)會(huì)造成R譜線的偏移，不過(guò)摻雜離子的可溶性是影響R線發(fā)光的關(guān)鍵，不可溶離子摻雜進(jìn)入體系并無(wú)現(xiàn)象。2011年，LingJu[26]等人報(bào)道了BaTiO3:Cr3+納米晶體材料，并對(duì)其尺寸、成分及相位進(jìn)行了系統(tǒng)研究。B.M.Manohara等人于2014年報(bào)道了一種紅色熒光材料CdSiO3:Cr3+，其色坐標(biāo)和相關(guān)色溫均位于紅色區(qū)域，是一種潛在的白光發(fā)射二極管（WLEDs）紅色組分材料[27]。關(guān)于Cr3+摻雜的近紅外長(zhǎng)余輝材料多以鎵鍺酸鹽體系為主。在2010年，D.Jia[28]等人合成了新型近紅外長(zhǎng)余輝材料La3Ga5GeO14:Cr3+,M(Li+，Pb2+，Zn2+，Eu3+，Tm3+，Dy3+)。發(fā)射光譜顯示存在兩種發(fā)光，基質(zhì)中存在四面體?
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Cr3+摻雜的寬帶近紅外熒光粉及其研究進(jìn)展[J]. 張亮亮,張家驊,郝振東,吳昊,潘國(guó)徽,武華君,張霞. 發(fā)光學(xué)報(bào). 2019(12)
[2]近紅外發(fā)光材料Mg2SnO4∶Cr3+的制備及發(fā)光性質(zhì)[J]. 蔡吉澤,龐然,于湛,劉麗艷,李成宇. 發(fā)光學(xué)報(bào). 2019(12)
[3]Mn2+離子摻雜的NaTaOGeO4:Tb3+的發(fā)光性能[J]. 于潘龍,田蓮花. 發(fā)光學(xué)報(bào). 2018(09)
[4]Li+摻雜Sr2MgSi2O7∶Eu2+,Dy3+長(zhǎng)余輝材料的發(fā)光性能[J]. 肖玲,周建,劉桂珍. 發(fā)光學(xué)報(bào). 2017(09)
[5](Zn1-x,Mgx)2GeO4∶Mn2+的熒光以及長(zhǎng)余輝發(fā)光性能[J]. 過(guò)誠(chéng),叢妍,董斌,朱子茂,王子文,張瑱,李斌. 發(fā)光學(xué)報(bào). 2017(09)
[6]Lanthanide NIR luminescence for telecommunications, bioanalyses and solar energy conversion[J]. Jean-Claude G. Bünzli,Svetlana V. Eliseeva. Journal of Rare Earths. 2010(06)
博士論文
[1]鉍系可見光響應(yīng)型復(fù)合光催化劑的設(shè)計(jì)、合成及水體凈化的應(yīng)用研究[D]. 廖臣興.華南理工大學(xué) 2014
本文編號(hào)：3367446
【文章來(lái)源】：沈陽(yáng)師范大學(xué)遼寧省
【文章頁(yè)數(shù)】：53 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【部分圖文】：
空穴轉(zhuǎn)移模型：Matsuzawa等提出的SrAl2O4:Eu2+,Dy3+的余輝機(jī)制Fig1.1Holetransfermodel:afterglowmechanismofSrAl2O4:Eu2+,Dy3+proposedbyMatsuzawaetal
Cr3+摻雜近紅外錫酸鹽的制備及其發(fā)光性質(zhì)研究4圖1.2（a）Eu2+，Dy3+共激活長(zhǎng)余輝材料隧穿模型（b）Pan等人報(bào)道的長(zhǎng)余輝機(jī)制Fig1.2(a)Eu2+,Dy3+co-activatedlongafterglowtunnelingmodel(b)longafterglowmechanismreportedbyPanetal（3）氧空位模型氧空位模型通常用來(lái)解釋氧化物基質(zhì)的長(zhǎng)余輝材料機(jī)理。Aitasalo[5]等人在早期研究中說(shuō)明在他們構(gòu)建的電子模型中氧空位是重要的電子陷阱。Clabau[6]等人觀察了SrAl2O4:Eu2+和SrAl2O4:Eu2+,Dy3+的熱釋光曲線，發(fā)現(xiàn)兩者的曲線雖然在大小和位置上有所差異，但是光譜形狀相似。因此，他們認(rèn)為在SrAl2O4:Eu2+,Dy3+材料中氧空位是有效的電子陷阱，共摻Dy3+并不會(huì)影響到缺陷的化學(xué)本質(zhì)，僅在電子儲(chǔ)存和釋放方面起作用。1.2.3長(zhǎng)余輝發(fā)光材料的發(fā)展及研究現(xiàn)狀早在1000多年前古人就已經(jīng)注意到長(zhǎng)余輝發(fā)光現(xiàn)象，根據(jù)史書記載，在我國(guó)宋朝時(shí)期，已經(jīng)有人使用長(zhǎng)余輝材料進(jìn)行作畫，畫中的�？梢园l(fā)出夜光[7]。19世紀(jì)末期，法國(guó)化學(xué)家Sidot合成了最早的人工長(zhǎng)余輝發(fā)光材料：ZnS:Cu[8]。早在上世紀(jì)90年代以前，科研人員的精力主要集中在以硫化物為主的長(zhǎng)余輝材料，隨后很長(zhǎng)一段時(shí)間，開發(fā)制備出了一系列硫化物長(zhǎng)余輝材料。其中，硫化鋅是研究最多、應(yīng)用最廣泛的一類材料。由于ZnS:Cu的余輝性能比較弱，所以研究人員通過(guò)共摻其他元素來(lái)改善其性能。經(jīng)過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)的長(zhǎng)余輝硫化物材料被制成表盤、發(fā)光涂料以及夜光產(chǎn)品等，在市場(chǎng)上一直占據(jù)著統(tǒng)治的地位。此外，在軍事和防空方面，長(zhǎng)余輝材料也有廣泛應(yīng)用。雖然硫化物長(zhǎng)余輝材料已經(jīng)投入應(yīng)用，不過(guò)硫化物并不是一種完美的材料，其化學(xué)穩(wěn)定性差，易分解，制備過(guò)程產(chǎn)生有毒氣體等缺點(diǎn)也不容忽視。另外這類材料的余輝時(shí)間很短，幾十分鐘或幾個(gè)小時(shí)，多種問(wèn)題限制了硫化物長(zhǎng)?
Cr3+摻雜近紅外錫酸鹽的制備及其發(fā)光性質(zhì)研究7帶發(fā)射，具體發(fā)光特性很大程度上取決于基質(zhì)的晶體場(chǎng)環(huán)境。在不同體系中，Cr3+的中心發(fā)射也會(huì)產(chǎn)生偏移[20,21]。研究新型近紅外發(fā)光材料，Cr3+是一種非常理想的激活劑離子，由上文可知，Cr3+有窄帶與寬帶兩種發(fā)射光，具體發(fā)射情況受到基質(zhì)晶體場(chǎng)強(qiáng)度制約，因此可以通過(guò)調(diào)節(jié)基質(zhì)晶體場(chǎng)強(qiáng)度進(jìn)而調(diào)節(jié)發(fā)光。圖1.3Cr3+在八面體場(chǎng)中的Tanabe-Sugano能級(jí)圖Fig1.3Tanabe-suganoenergyleveldiagramofCr3+inoctahedralfield1.3.3Cr3+摻雜的近紅外熒光和近紅外長(zhǎng)余輝材料早在半個(gè)世紀(jì)以前，SatoruS[22]等人就分析了Al2O3:Cr3+發(fā)光材料的光學(xué)特性，它是人類歷史上首次合成固態(tài)激光材料的主要成分。隨后，D.L.Wood[23]等又對(duì)Cr3+在八面體結(jié)構(gòu)材料的光學(xué)性質(zhì)、晶體場(chǎng)劈裂狀況展開研究。1968年，他們又對(duì)Cr3+在ZnAl2O4及MgAl2O4尖晶石結(jié)構(gòu)基質(zhì)中的發(fā)光特性進(jìn)行了討論[24]。HaijingYu[25]等人在2002年研究了在原有Al2O3:Cr3+體系中共摻雜其他離子（Ti，F(xiàn)e，Ni，Yi）是否會(huì)對(duì)R譜線（Cr3+的尖銳發(fā)射峰）的發(fā)光產(chǎn)生影響。結(jié)果表明，共摻雜其他離子確實(shí)會(huì)造成R譜線的偏移，不過(guò)摻雜離子的可溶性是影響R線發(fā)光的關(guān)鍵，不可溶離子摻雜進(jìn)入體系并無(wú)現(xiàn)象。2011年，LingJu[26]等人報(bào)道了BaTiO3:Cr3+納米晶體材料，并對(duì)其尺寸、成分及相位進(jìn)行了系統(tǒng)研究。B.M.Manohara等人于2014年報(bào)道了一種紅色熒光材料CdSiO3:Cr3+，其色坐標(biāo)和相關(guān)色溫均位于紅色區(qū)域，是一種潛在的白光發(fā)射二極管（WLEDs）紅色組分材料[27]。關(guān)于Cr3+摻雜的近紅外長(zhǎng)余輝材料多以鎵鍺酸鹽體系為主。在2010年，D.Jia[28]等人合成了新型近紅外長(zhǎng)余輝材料La3Ga5GeO14:Cr3+,M(Li+，Pb2+，Zn2+，Eu3+，Tm3+，Dy3+)。發(fā)射光譜顯示存在兩種發(fā)光，基質(zhì)中存在四面體?
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Cr3+摻雜的寬帶近紅外熒光粉及其研究進(jìn)展[J]. 張亮亮,張家驊,郝振東,吳昊,潘國(guó)徽,武華君,張霞. 發(fā)光學(xué)報(bào). 2019(12)
[2]近紅外發(fā)光材料Mg2SnO4∶Cr3+的制備及發(fā)光性質(zhì)[J]. 蔡吉澤,龐然,于湛,劉麗艷,李成宇. 發(fā)光學(xué)報(bào). 2019(12)
[3]Mn2+離子摻雜的NaTaOGeO4:Tb3+的發(fā)光性能[J]. 于潘龍,田蓮花. 發(fā)光學(xué)報(bào). 2018(09)
[4]Li+摻雜Sr2MgSi2O7∶Eu2+,Dy3+長(zhǎng)余輝材料的發(fā)光性能[J]. 肖玲,周建,劉桂珍. 發(fā)光學(xué)報(bào). 2017(09)
[5](Zn1-x,Mgx)2GeO4∶Mn2+的熒光以及長(zhǎng)余輝發(fā)光性能[J]. 過(guò)誠(chéng),叢妍,董斌,朱子茂,王子文,張瑱,李斌. 發(fā)光學(xué)報(bào). 2017(09)
[6]Lanthanide NIR luminescence for telecommunications, bioanalyses and solar energy conversion[J]. Jean-Claude G. Bünzli,Svetlana V. Eliseeva. Journal of Rare Earths. 2010(06)
博士論文
[1]鉍系可見光響應(yīng)型復(fù)合光催化劑的設(shè)計(jì)、合成及水體凈化的應(yīng)用研究[D]. 廖臣興.華南理工大學(xué) 2014
本文編號(hào)：3367446
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