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稀土掺杂的铝酸盐基发光材料是一类发光亮度高、余辉时间长、性能稳定的长余辉材料,在应急照明、标识及显示等领域具有广阔的应用前景,目前通常采用高温固相法进行合成。本文尝试采用新型的材料合成方法—微波等离子体技术制备SrAl2O4:Eu2+,Dy3+长余辉发光材料,通过试验研究探索其在铝酸盐基长余辉发光材料合成方面运用的特点及可行性。
分别用微波等离子体法和高温固相法制备获得SrAl2O4:Eu2+,Dy3+产物粉体,并利用X射线衍射、扫描电镜、电子探针X射线能谱和荧光光谱等手段对材料的晶相组成、晶粒形态、微观结构、元素分布、激发光谱、发射光谱及余辉衰减特性进行分析测试。首先试验优化了微波等离子体法合成SrAl2O4:Eu2+,Dy3+发光材料的工艺,具体包括微波等离子体加热特性、坯体成型工艺、煅烧工艺三个方面,确定了较佳的工艺参数;在此基础上分别研究了基质材料配比、激活剂和助激活剂的掺杂量以及助熔剂硼酸的添加量等因素对材料发光性能的影响,以优化材料的组成,并探讨发光中心Eu2+的浓度猝灭特性;最后通过用高温固相法合成平行样品,从制备工艺、产物性能方面对比讨论两种方法的异同及特点,探讨微波等离子体技术在合成铝酸盐基长余辉发光材料方面运用的可行性。结果表明采用微波等离子体法较传统高温固相法可大大降低合成温度,缩短生产周期:同时所得产物发光亮度高,余辉性能优良,主要原因在于一方面微波等离子体法合成产物的基质材料中杂质含量低、结晶程度高、晶粒分布均匀;另一方面产物疏松容易破碎,研磨后晶粒基本不被破坏,很大程度上克服了高温固相法产物结块严重、球磨后发光强度降低的问题。此外,微波等离子体法的另一特点是可提高激活剂Eu2+的猝灭浓度,为进一步提高材料的发光亮度提供了可能。
研究结果显示,采用微波等离子体法可制备获得结构均一、荧光性能优良的铝酸盐基长余辉发光材料,尤其在工艺特点方面是一种快速有效、后处理简便、易于重复和控制的适宜方法。