本文通過傳統(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⁺摻雜濃度對發(fā)光強度有影響,Cr³⁺摻雜濃度為0.02時發(fā)光強度最大,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)出了長余輝發(fā)光特性。本文還通過Zn離子共摻雜合成了新型近紅外長余輝發(fā)光材料Mg_1.4Zn_0.6SnO₄:Cr³⁺(MZSO:Cr³⁺)并對其物相結(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⁺被藍光有效激發(fā)后,產(chǎn)生一個尖銳發(fā)射峰（708 nm）和一個寬帶發(fā)射峰（730 nm）,分別歸屬于Cr³⁺的... 

【文章來源】：沈陽師范大學遼寧省

【文章頁數(shù)】：53 頁

【學位級別】：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+共激活長余輝材料隧穿模型（b）Pan等人報道的長余輝機制Fig1.2(a)Eu2+,Dy3+co-activatedlongafterglowtunnelingmodel(b)longafterglowmechanismreportedbyPanetal（3）氧空位模型氧空位模型通常用來解釋氧化物基質(zhì)的長余輝材料機理。Aitasalo[5]等人在早期研究中說明在他們構(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+并不會影響到缺陷的化學本質(zhì)，僅在電子儲存和釋放方面起作用。1.2.3長余輝發(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)注意到長余輝發(fā)光現(xiàn)象，根據(jù)史書記載，在我國宋朝時期，已經(jīng)有人使用長余輝材料進行作畫，畫中的牛可以發(fā)出夜光[7]。19世紀末期，法國化學家Sidot合成了最早的人工長余輝發(fā)光材料：ZnS:Cu[8]。早在上世紀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余輝材料，隨后很長一段時間，開發(fā)制備出了一系列硫化物長余輝材料。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，所以研究人員通過共摻其他元素來改善其性能。經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計的長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，在市場上一直占據(jù)著統(tǒng)治的地位。此外，在軍事和防空方面，長余輝材料也有廣泛應(yīng)用。雖然硫化物長余輝材料已經(jīng)投入應(yīng)用，不過硫化物并不是一種完美的材料，其化學穩(wěn)定性差，易分解，制備過程產(chǎn)生有毒氣體等缺點也不容忽視。另外這類材料的余輝時間很短，幾十分鐘或幾個小時，多種問題限制了硫化物長?

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)的晶體場環(huán)境。在不同體系中，Cr3+的中心發(fā)射也會產(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)晶體場強度制約，因此可以通過調(diào)節(jié)基質(zhì)晶體場強度進而調(diào)節(jié)發(fā)光。圖1.3Cr3+在八面體場中的Tanabe-Sugano能級圖Fig1.3Tanabe-suganoenergyleveldiagramofCr3+inoctahedralfield1.3.3Cr3+摻雜的近紅外熒光和近紅外長余輝材料早在半個世紀以前，SatoruS[22]等人就分析了Al2O3:Cr3+發(fā)光材料的光學特性，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Cr3+在八面體結(jié)構(gòu)材料的光學性質(zhì)、晶體場劈裂狀況展開研究。1968年，他們又對Cr3+在ZnAl2O4及MgAl2O4尖晶石結(jié)構(gòu)基質(zhì)中的發(fā)光特性進行了討論[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）是否會對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會造成R譜線的偏移，不過摻雜離子的可溶性是影響R線發(fā)光的關(guān)鍵，不可溶離子摻雜進入體系并無現(xiàn)象。2011年，LingJu[26]等人報道了BaTiO3:Cr3+納米晶體材料，并對其尺寸、成分及相位進行了系統(tǒng)研究。B.M.Manohara等人于2014年報道了一種紅色熒光材料CdSiO3:Cr3+，其色坐標和相關(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】：
期刊論文
[1]Cr3+摻雜的寬帶近紅外熒光粉及其研究進展[J]. 張亮亮,張家驊,郝振東,吳昊,潘國徽,武華君,張霞.  發(fā)光學報. 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)光學報. 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)光學報. 2018(09)
[4]Li+摻雜Sr2MgSi2O7∶Eu2+,Dy3+長余輝材料的發(fā)光性能[J]. 肖玲,周建,劉桂珍.  發(fā)光學報. 2017(09)
[5](Zn1-x,Mgx)2GeO4∶Mn2+的熒光以及長余輝發(fā)光性能[J]. 過誠,叢妍,董斌,朱子茂,王子文,張瑱,李斌.  發(fā)光學報. 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)型復合光催化劑的設(shè)計、合成及水體凈化的應(yīng)用研究[D]. 廖臣興.華南理工大學 2014



本文編號：3367446