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本论文主要采用固相法制备Sr2MgSi2O7:Eu2+,Dy3+蓝色长余辉发光材料,系统探讨发光材料基质、掺入离子浓度以及热处理工艺等对发光材料性能的影响,并研究了发光陶瓷的制备工艺。
对于稀土Eu2+/Dy3+共掺杂Sr2MgSi2O7体系发光材料,采用不同的热处理工艺改善长余辉发光材料发光性能,表明在1300℃保温3小时后的发光材料的初始余辉亮度最强:当Eu2+离子浓度为1.5mol%,Dy3+/Eu2+的摩尔比值为3时,可获得较高的初始余辉亮度;使用不同的含镁原料在不同热处理条件下对发光材料的性能也有影响,以4MgCO3·Mg(OH)2·5H2O为原料,且在H2-N2气氛下二次热处理的发光材料的余辉强度较高;共掺杂离子Ce3+的浓度为0.5mol%时,可明显提高样品的余辉强度;为进一步优化其余辉性能,采用正交试验对影响长余辉发光材料发光性能的因素进行优化,掺入Eu2+离子浓度为1mol%、Dy3+/Eu2+摩尔比值为3、采用4MgCO3·Mg(OH)2·5H2O为含镁原料、助熔剂NH4Cl含量为5wt%、在空气氛中1300℃热处理3h之后在H2-N2气氛1280℃热处理3h,得到的样品的初始余辉强度为2110mcd/㎡,余辉时间超过20h;在Sr2MgSi2O7基质中引入不同含量Ca2+离子可使发光材料的发射峰从468nm红移至528nm,而引入不同含量Ba2+离子在Sr-Ba固溶范围内可使发光材料的发射峰从466nm蓝移至436nm。
在制备发光陶瓷釉的实验中,使用羧甲基纤维素钠(简称CMC)可明显提高发光陶瓷釉浆的分散性和黏附性,当CMC添加量为0.5wt%、球磨时间为20min、选用蒸馏水作为溶剂就可得到较好的釉面质量;长余辉发光材料在进行二次热处理过程中容易损失其发光性能,采用升温速率为10℃/min,C粉还原气氛热处理的样品余辉性能损失最少。在装饰性发光陶瓷釉的制备实验中,气相SiO2含量在4wt%范围以下,其含量对发光陶瓷的发光性能影响不大,当含量为2wt%时最有利于该施釉工艺的实施;发光陶瓷釉越厚,其发光性能越好,但考虑工艺实施及成型后陶瓷的美观状况,发光陶瓷釉的厚度确定为采用滚轮滚动两次所成的厚度。
针对实验中出现的影响长余辉性能的因素,本论文最后部分从晶体结构、能带理论、基质种类等因素对长余辉发光材料的发光机理进行了初步探讨。