本文關(guān)鍵詞：稀土摻雜的CMAS微晶玻璃發(fā)光性能的研究

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【摘要】：基于白光LED發(fā)光性能的要求,本文旨在研究稀土摻雜的微晶玻璃的結(jié)構(gòu)和性能。以高爐渣資源化為導(dǎo)向,以稀土離子摻雜模擬高爐渣微晶玻璃為研究對象,研究了空氣/還原氣氛下CaO-MgO-Al_2O_3-SiO_2系單摻(Eu)及多摻(Eu、Tm、Tb)發(fā)光微晶玻璃的結(jié)構(gòu)、發(fā)光性能、發(fā)光機(jī)制以及它們之間的關(guān)聯(lián)。研究過程中,為了避免高爐渣中組分復(fù)雜,便于研究結(jié)構(gòu)與發(fā)光性能之間的關(guān)系,以模擬高爐渣代替高爐渣,通過高溫熔融-水淬法制備了CaO-MgO-Al_2O_3-SiO_2透明玻璃基體。利用DSC、熒光光譜表征手段研究玻璃基體和高爐渣的結(jié)構(gòu)及發(fā)光性能。通過DSC對其熱力學(xué)性能研究發(fā)現(xiàn):基體玻璃的析晶放熱峰值溫度隨著升溫速率的的增加而增加,并且析晶放熱峰變得相對較為尖銳。通過計(jì)算得晶化指數(shù)n=1.54小于3,可知玻璃的析晶方式為表面析晶�？諝鈿夥障�,Eu~(3+)摻雜的CaO-MgO-Al_2O_3-SiO_2微晶玻璃能被365nm紫外光有效激發(fā),在592nm、618nm、650nm、702nm處有發(fā)射峰,發(fā)射峰處于紅光區(qū)域,分別屬于Eu~(3+)的5D0→7FJ(J=1,2,3,4)能級(jí)躍遷。當(dāng)Eu~(3+)的摻雜濃度為1.25mol%,晶化時(shí)間為12h時(shí)發(fā)光強(qiáng)度達(dá)到最大。當(dāng)單獨(dú)加入助溶劑NH4F、電荷替代劑BaF_2或CaF_2樣品中析出的晶相和發(fā)射峰的形狀并沒有發(fā)生改變,并且助溶劑、電荷替代劑的加入都有利于增強(qiáng)發(fā)光強(qiáng)度。還原氣氛下,Eu2+和Eu~(3+)摻雜的CaO-MgO-Al_2O_3-SiO微晶玻璃能被261nm和324nm有效激發(fā),在400-600nm(Eu2+)和592nm/618nm/650nm/702nm(Eu~(3+))處有發(fā)射峰,發(fā)射峰分別處于綠光區(qū)域和紅光區(qū)域;分別屬于Eu2+的4f→5d能級(jí)躍遷和Eu~(3+)的5D0→7FJ(J=1,2,3,4)能級(jí)躍遷;當(dāng)Eu~(3+)的摻雜濃度為1.25mol%,晶化時(shí)間為12h時(shí)發(fā)光強(qiáng)度達(dá)到最大。當(dāng)單獨(dú)加入NH4F、BaF_2或CaF_2樣品發(fā)射峰的形狀和樣品中的晶相并沒有發(fā)生改變,助溶劑、電荷替代劑對于Eu2+、Eu~(3+)的發(fā)光強(qiáng)度都有增強(qiáng)的作用;另外,BaF_2的加入使得Eu2+發(fā)光中心發(fā)生了藍(lán)移。空氣氣氛下制備摻雜1.25%Eu~(3+)、0.25%Tm~(3+)和1%Tb~(3+)的CaO-MgO-Al_2O_3-SiO_2白光微晶玻璃。該微晶玻璃在242nm紫外激發(fā)下,主要存在藍(lán)光發(fā)射峰、綠光發(fā)射峰和紅光發(fā)射峰。還原氣氛下制備摻雜1.25%Eu~(3+)和不同濃度Tb4O7的白光微晶玻璃,該微晶玻璃在242nm紫外激發(fā)下,發(fā)出藍(lán)色、綠色和紅色光譜;380nm激發(fā)下發(fā)射藍(lán)綠寬帶發(fā)射峰和紅色發(fā)射光譜;當(dāng)Eu_2O_3的摻雜濃度不變,Tb~(3+)的摻雜濃度由1.0%增加到1.25%時(shí),樣品中Tb~(3+)、Eu~(3+)、Eu2+的發(fā)射峰都有一定程度的增強(qiáng)。綜上所述,根據(jù)高爐渣設(shè)計(jì)、制備稀土摻雜的CaO-MgO-Al_2O_3-SiO_2系發(fā)光微晶玻璃,微晶玻璃不僅在白光LED照明和顯示方面有一定潛在的應(yīng)用,而且可以為高爐渣高附加值利用提供了新的途徑。
【關(guān)鍵詞】：發(fā)光微晶玻璃 Eu~(3+) LED 高爐渣
【學(xué)位授予單位】：安徽工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TQ171.733
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第一章 緒論11-25
• 1.1 高爐渣概述11-12
• 1.1.1 高爐渣的性質(zhì)11-12
• 1.1.2 高爐渣利用現(xiàn)狀及發(fā)展前景12
• 1.2 微晶玻璃12-15
• 1.2.1 微晶玻璃的定義12-13
• 1.2.2 微晶玻璃的制備方法13-14
• 1.2.2.1 高溫固相法13
• 1.2.2.2 溶膠凝膠法13
• 1.2.2.3 沉淀法13-14
• 1.2.3 微晶玻璃的影響因素14
• 1.2.4 硅酸鹽發(fā)光微晶玻璃14
• 1.2.5 CMAS微晶玻璃14-15
• 1.2.6 利用工業(yè)廢渣制備微晶玻璃的國內(nèi)外現(xiàn)狀15
• 1.3 發(fā)光理論15-17
• 1.3.1 發(fā)光材料的發(fā)光原理15-16
• 1.3.2 發(fā)光材料的分類16-17
• 1.4 稀土離子17-20
• 1.4.1 稀土離子發(fā)光特點(diǎn)17-18
• 1.4.2 用于制備發(fā)光材料的稀土離子18
• 1.4.3 稀土離子發(fā)光的影響因素18-20
• 1.5 LED概述20-23
• 1.5.1 LED的基本結(jié)構(gòu)和發(fā)光原理20-21
• 1.5.2 白光LED的實(shí)現(xiàn)方式21-22
• 1.5.3 傳統(tǒng)YAG熒光粉及大功率白光LED存在的問題22-23
• 1.5.4 稀土摻雜微晶玻璃用于白光LED的優(yōu)缺點(diǎn)23
• 1.6 課題的提出23-24
• 1.7 研究的目的及意義24-25
• 第二章 樣品制備和性能測試25-32
• 2.1 實(shí)驗(yàn)流程圖25
• 2.2 實(shí)驗(yàn)中用到的實(shí)驗(yàn)藥品及儀器設(shè)備25-27
• 2.3 樣品的制備27-30
• 2.3.1 CMAS玻璃基體（模擬高爐渣）的制備27
• 2.3.2 空氣氣氛下?lián)诫sEu_2O_3 CMAS發(fā)光微晶玻璃的制備27-29
• 2.3.3 還原氣氛下?lián)诫sEu_2O_3 CMAS發(fā)光微晶玻璃的制備29
• 2.3.4 CMAS白色發(fā)光微晶玻璃的制備29-30
• 2.4 樣品的性能測試和結(jié)構(gòu)表征30-32
• 2.4.1 樣品在紫外燈下的發(fā)光測試30
• 2.4.2 差示掃描量熱（DSC）測試30-31
• 2.4.3 熒光光譜(Fluorescence Spectrum)測試31
• 2.4.4 X射線粉末衍射（XRD）表征31-32
• 第三章 高爐渣和模擬高爐渣熱力學(xué)特性和發(fā)光性能的研究32-36
• 3.1 模擬高爐渣熱力學(xué)特性的研究32-34
• 3.2 高爐渣與模擬高爐渣發(fā)光性能的研究34-36
• 3.2.1 高爐渣與模擬高爐渣在紫外燈下的發(fā)光效果展示34
• 3.2.2 高爐渣與模擬高爐渣熒光光譜分析34-36
• 第四章 空氣氣氛下CMAS發(fā)光微晶玻璃結(jié)構(gòu)及其發(fā)光性能36-47
• 4.1 發(fā)光微晶玻璃在紫外燈下的發(fā)光效果展示36-37
• 4.2 不同濃度Eu~(3+)微晶玻璃發(fā)光性能的研究37-39
• 4.2.1 不同濃度Eu~(3+)微晶玻璃激發(fā)光譜分析37-38
• 4.2.2 不同濃度Eu~(3+)微晶玻璃發(fā)射光譜分析38-39
• 4.3 不同晶化時(shí)間微晶玻璃結(jié)構(gòu)與發(fā)光性能的研究39-41
• 4.4 不同濃度NH4F微晶玻璃發(fā)光性能的研究41-43
• 4.5 不同濃度BaF_2微晶玻璃結(jié)構(gòu)與發(fā)光性能的研究43-45
• 4.6 不同濃度CaF_2微晶玻璃發(fā)光性能的研究45-47
• 第五章 還原氣氛下CMAS發(fā)光微晶玻璃結(jié)構(gòu)及其發(fā)光性能47-56
• 5.1 發(fā)光微晶玻璃在紫外燈下的發(fā)光效果展示47
• 5.2 不同濃度Eu~(2+)微晶玻璃發(fā)光性能的研究47-50
• 5.2.1 不同濃度Eu~(2+)微晶玻璃的激發(fā)光譜分析47-48
• 5.2.2 不同濃度Eu~(2+)微晶玻璃的發(fā)射光譜分析48-50
• 5.3 不同晶化時(shí)間微晶玻璃結(jié)構(gòu)與發(fā)光性能的研究50-51
• 5.4 不同濃度NH4F微晶玻璃發(fā)光性能的研究51-53
• 5.5 不同濃度BaF_2微晶玻璃結(jié)構(gòu)與發(fā)光性能的研究53-55
• 5.6 不同濃度CaF_2微晶玻璃發(fā)光性能的研究55-56
• 第六章 白光CMAS微晶玻璃發(fā)光性能的研究56-60
• 6.1 空氣氣氛下白光微晶玻璃的研究56-58
• 6.1.1 白光微晶玻璃的激發(fā)光譜分析56-57
• 6.1.2 白光微晶玻璃的發(fā)射光譜分析57-58
• 6.2 還原氣氛下白光微晶玻璃的研究58-60
• 6.2.1 白光微晶玻璃的激發(fā)光譜分析58-59
• 6.2.2 白光微晶玻璃的發(fā)射光譜分析59-60
• 第七章 結(jié)論與展望60-62
• 參考文獻(xiàn)62-67
• 在學(xué)研究成果67-68
• 致謝68

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