硅酸盐长余辉发光材料的静电纺丝法制备及性能研究

【摘要】长余辉发光材料是指被紫外线或可见光激发后,能够在黑暗环境中持久发光的材料,因为它们的蓄能发光行为而有着广泛的应用前景。长余辉发光材料主要有三种：硫化物系列、铝酸盐体系和硅酸盐体系长余辉发光材料。硫化物系列长余辉发光材料研究得较早,但是易水解、化学稳定性差、发光强度低余辉性能不太理想,且对人体健康及环境均有害已逐步被淘汰。碱土铝酸盐长余辉发光材料具有余辉时间长,发光亮度高,不含放射性元素等优点；但这种材料在潮湿环境下容易分解,影响其发光性能、烧结温度高、对原料纯度要求高、发光颜色也有些单一。硅酸盐体系作为新型长余辉发光材料：紫外辐照性稳定、发光颜色多样、余辉亮度高时间长、原料便宜易得,是一类很有前途的新型长余辉发光材料。一维纳米材料由于具有一些颗粒样品不具备的特殊性质可能在发光二极管材料、新型激光、高性能光导纤维等方面发挥作用,因而被广泛研究。制备一维纳米长余辉发光材料的方法有模板法、物理或化学气相沉积法、电弧放电法、激光烧蚀法、溶剂热或水热合成法等。然而与上面几种方法相比,静电纺丝法是一种十分经济简单地可以制备直径为纳米级的连续不断纤维的方法。本论文采用静电纺丝法成功制备了一系列稀土离子掺杂的硅酸盐发光材料。利用X射线衍射仪、荧光分光光度计、扫描电镜对合成产物的物相、发光性能及形貌进行了分析和表征,得出以下结论：1.采用静电纺丝法成功制备了Sr2MgSi207:Eu2+,Dy3+蓝色长余辉发光材料。SEM分析表明最终产物为纤维状,直径约为几百纳米。焙烧温度为1150℃时,XRD分析结果表明产物为单一相,属于四方晶系,属于P-421m(113)空间点群；与标准卡片相比较纳米纤维的衍射峰向大角度偏移了,这是因为纳米纤维具有很大的比表面积、很高的长径比,使得其晶格比普通的粉体更易发生畸变,导致晶胞参数发生变化。发射光谱分析表明样品在471纳米处有一个宽的发射峰,归属于Eu2+离子的4f65d1-4f7跃迁。Eu2+,Dy3+掺杂浓度分别为0.03和0.04时的发光亮度最好。2.Sr2MgSi207:Eu2+,Dy3+的生长机理如下：PVA/[Sr(NO3)2+Mg(NO3)2]前驱体纤维在800℃热处理的过程中,前驱体纤维中的溶剂挥发、PVA分子链断裂,最后燃烧分解并挥发了,纤维的直径在一定程度上变细了。随着进一步加热,硝酸盐分解生成氧化锶和氧化镁,最后再反应生成Sr2MgSi207纳米纤维。3.采用静电纺丝法成功制备了SrMgSi206:Eu2+,Dy3+蓝色长余辉发光材料。探讨了激活剂离子铕和敏化剂离子镝的不同掺杂浓度对长余辉发光性能的影响。研究结果表明：铕和镝的掺入不影响最终产物的晶体结构；铕和镝的最佳掺杂浓度均为0.03；最佳焙烧温度为1050℃。发射光谱分析表明样品在471纳米处有一个宽的发射峰,归属于Eu2+离子的4f65d1-4f7跃迁。扫描电镜分析表明最终产物为纳米纤维,纤维直径约为几百纳米。
【作者】车莲瑜；
【导师】何玲；
【作者基本信息】兰州理工大学，材料加工工程，2014，硕士
【关键词】静电纺丝；纳米纤维；发光材料；Sr2MgSi2O7；Eu2+,Dy3+；SrMgSi2O6；

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