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近年来,长余辉发光材料被广泛的应用于应急照明、安全标志、人造纤维和生物医学等领域,因此对于长余辉材料发光性能的研究引起了广大学者们的关注。目前研究比较成熟的长余辉发光材料主要包括一些颜色为红、绿、蓝等的单色光材料,而最适合用于照明的白色长余辉发光材料的性能尚未达到实际应用的要求。因此,目前如何提高白色长余辉发光材料的发光性能是一个亟待解决的问题。 本文采用水热合成法制备了白色长余辉发光材料Y2O2S∶ Dy3+,Mg2+,Ti4+微纳米颗粒,研究了不同煅烧温度对样品的物相、形貌及发光性能的影响。在此基础上,为了提高样品Y2O2S∶ Dy3+,Mg2+,Ti4+的发光性能,我们研究了Dy3+浓度、二价离子种类、四价离子种类以及辅助激活离子掺杂量对样品的物相、光谱及余辉性能的影响。具体研究内容如下: 1.首先采用水热法制备出Y(OH)3∶ Dy3+,Mg2+,Ti4+前驱体,然后再将前驱体粉末分别在750℃、800℃、850℃、900℃和950℃的温度下硫化6h得到样品Y2O2S∶ Dy3+,Mg2+,Ti4+。利用X射线粉末衍射、扫描电镜、荧光光谱、色度图、余辉光谱及热释光谱分析样品的物相、形貌及发光性能。结果表明:前驱体粉末为纯相的Y(OH)3,形貌为纳米管;在900℃下煅烧后得到的样品为纯相的Y2O2S,形貌为微纳米颗粒,色坐标为(0.36,0.38),余辉初始亮度和余辉时间分别为1604mcd/m2和2571s(≥1mcd/m2)。 2.为了研究Dy3+浓度对白色长余辉发光材料Y2O2S∶Dy3+,Mg2+,Ti4+发光性能的影响,在实验1中得到的最佳硫化温度的基础上合成了Y2O2S∶xDy3+,Mg2+,Ti4+(x=0.5%,1.0%,1.5%,2.0%,2.5%)微纳米颗粒。测试结果表明:当Dy3+浓度为2.0%时,样品激发、发射光谱的强度最强,余辉性能最好,其余辉初始亮度为1925mcd/m2,余辉时间为60min(≥1mcd/m2)。 3.为了研究二价离子种类对Y2O2S∶ Dy3+,Mg2+,Ti4+发光性能的影响,在实验1和2的基础上合成了样品Y2O2S∶ Dy3+,M2+(M=Mg,Ca,Zn,Ba),Ti4+。结果表明:掺杂不同二价离子样品的荧光光谱强度、发光纯度及余辉时间均按照Mg2+、Zn2+、Ca2+、Ba2+的顺序依次递减,且当掺杂二价离子为Mg2+时,样品有最佳的余辉性能,余辉时间可达3500s以上。 4.为了研究不同四价离子对发光材料性能的影响,在实验1和2的基础上合成了样品Y2O2S∶ Dy3+,Mg2+,N4+(N=Ti,Si,Nb,Zr)。测试结果表明:样品的发光性能按照Ti4+、Si4+、Nb4+、Zr4+的顺序递减,当四价离子为Ti4+时,样品的发光光谱、余辉时间及陷阱深度最佳。 5.为了提高样品的发光性能,在上述实验的基础上合成了辅助激活离子(Mg2+,Ti4+)掺杂量不同的白色长余辉材料Y2O2S∶ Dy3+,Mg2+,Ti4+。测试结果表明:当掺杂Mg2+,Ti4+含量为5.0%时,样品表现出最佳的余辉性能。其余辉初始亮度为2385mcd/m2,余辉时间大约为4980 s(≥1mcd/m2)。