湖北大学
硕士学位论文
纳米稀土磷酸盐、硼酸盐发光材料的合成及性能研究
姓名：王芬
申请学位级别：硕士
专业：无机化学
指导教师：周立群
20090501
1 02121289.9 一种有机电致发光材料及其应用 2 02134788. 3 稀土高分子光致发光材料及其合成方法 3 01124165.9 一种纳米级超长余辉硅铝复合盐类发光材料及其制备方法 4 01133301.4 电致发光材料包膜 5 02130973. 6 一种电致发光磷光材料及其应用 6 01136619.2 一种非放射性环保蓄能发光材料及其制备方法 7 02134210.5 含硒杂环化合物的聚合物及其在制备发光材料中的应用 8 02125386.2 一种合成长余辉发光材料的新方法 9 02155860.4 允许由给体转移有机材料以便在有机发光二极管器件内形成层的设备 10 02124569.X 亚甲基吡咯金属络合物、使用该络合物的发光元件材料以及发光元件 11 02132760.2 含有高可见发光效率的CdTe纳米晶透明聚合物体相材料的制备方法 12 01804068.3 发光元件材料和使用该材料的发光元件 13 99816847.5 光致发光的半导体材料 14 02124757.9 脂环式环氧化合物、其制造方法和组成物及发光二极管用密封材料 15 02135615.7 有机电致发光材料8-羟基喹啉铝的制备方法 16 01138882.X 超长余辉高亮度蓝紫色发光材料的制备方法 17 01138883.8 铝酸盐高亮度长余辉发光材料及其制备方法 18 02157031.0 用于转移有机材料以形成有机发光装置中的结构层的方法 19 03112784.3 纳米发光复合材料及其制备方法 20 03113677.X 含镉氧化物长余辉发光材料及其制备方法 21 02103614.4 基于纳米材料的发光气敏传感器及纳米材料的成膜工艺
上转换发光机理与发光材料 一、背景 早在1959年就出现了上转换发光的报道，Bloemberge在Physical Review Letter上发表的一篇文章提出，用960nm的红外光激发多晶ZnS，观察到了525nm绿色发光。1966年，Auzel在研究钨酸镱钠玻璃时，意外发现，当基质材料中掺入Yb3+离子时，Er3+、H03+和Tm3+离子在红外光激发时，可见发光几乎提高了两个数量级，由此正式提出了“上转换发光”的观点。 二、上转换发光机理 上转换材料的发光机理是基于双光子或者多光子过程。发光中心相继吸收两个或多个光子，再经过无辐射弛豫达到发光能级，由此跃迁到基态放出一可见光子。为了有效实现双光子或者多光子效应，发光中心的亚稳态需要有较长的能及寿命。稀土离子能级之间的跃迁属于禁戒的f-f 跃迁，因此有长的寿命，符合此条件。迄今为止，所有上转换材料只限于稀土化合物。 三、上转换材料 上转换材料是一种红外光激发下能发出可见光的发光材料，即将红外光转换为可见光的材料。其特点是所吸收的光子能量低于发射的光子能量。这种现象违背了Stokes定律，因此又称反Stokes定律发光材料。 1、掺杂Yb3+和Er3+的材料Yb3+(2F7/2→2F5/2)吸收近红外辐射，并将其传
递给Er3+，因为Er3+的4I11/2能级上的离子被积累，在4I11/2能级的寿命为内，又一个光子被Yb3+吸收，并将其能量传递给Er3+，使Er3+离子从4I11/2能级跃迁到4F7/2能级。快速衰减，无辐射跃迁到4S3/2，然后由 4S 3/2能级产生绿色发射（ 4S 3/2 → 4I 15/2 ） ，实现以近红外光激发得到绿 色发射。 2、掺杂Yb3+和Tm3+的材料 通过三光子上转换过程，可以将红外辐射转换为蓝光发射。第一步传递之后，Tm3+的3H5能级上的粒子数被积累，他又迅速衰减到3F4能级。在第二部传递过程中，Tm3+从3F4能级跃迁到3F2能级，并又快速衰减到3H4。紧接着，在第三步传递中，Tm3+从3H4能几月前到1G4能级，并最终由此产生蓝色发射。 3、掺杂Er3+或Tm3+的材料 仅掺杂有一种离子的材料，是通过两步或者更多不的光子吸收实现上转换过程。单掺Er3+的材料，吸收800nm的辐射，跃迁至可产生绿色发射的4S3/2能级。单掺Tm3+的材料吸收650nm的辐射，被激发到可产生蓝色发射的1D2能级和1G4能级。 四、优点 上转换发光具有如下优点：①可以有效降低光致电离作用引起基质材料的衰退；②不需要严格的相位匹配，对激发波长的稳定性要求不高；③输出波长具有一定的可调谐性。 五、稀土上转换材料的应用 随着频率上转换材料研究的深入和激光技术的发展，人们在考虑
蓝色长余辉发光材料的合成及其发光性能 稀土离子激活的铝酸盐和硅酸盐是两类化学性能稳定、发光强和色纯 度高的蓝色发光材料,并且其余辉呈慢衰减的特性。本文综述了稀土离子激活的铝酸盐和硅酸盐蓝色长余辉材料的常用制备方法,介绍了其发光基质及发光性能的影响因素,采用如下方法合成了性能良好的长余辉材料。以尿素和醋酸作为辅助剂,采用简易溶胶—凝胶燃烧法合成长余辉材料Sr2MgSi2O7: Eu2+,Dy3+。简 易溶胶—凝胶燃烧法综合了溶胶—凝胶法,燃烧法和超声波法。采用简易溶胶—凝胶燃烧法合成的产物具有发光性能好,颗粒小等特点。因此具有更广的应用价值。当Eu2+:Dy3+的摩尔百分比为3% : 6%,产物的发光性能最好。测试结果表明,当产物被激发峰λex=230nm激发时,有很宽的发射光谱(420—550nm)。因此长余辉材料Sr2MgSi2O7: Eu2+,Dy3+是具有广阔应用前景的蓝色发光材料。燃 烧法合成了长余辉发光材料CaAl2O4:Eu2+,Dy3+,Nd3+。文章讨论了Dy3+的掺入量、Nd3+的掺入量、分散方法(搅拌或超声波分散)和燃烧温度等影响材料发光 性能的因素。测试结果表明,我们可以看出加入一定量的Dy3+能够增强 CaAl2O4:Eu2+,Nd3+的发光强度,加入合适摩尔含量的H3BO3后,形成晶体所需的温度会降低。用超声波分散方法处理样品比用搅拌处理的样品的发光性能要 好。研究了燃烧温度、Eu2+和Dy3+的掺杂量、助熔剂硼酸的加入量、尿素加入 量及Al/Sr的比例对Sr4Al14O25:Eu2+,Dy3+长余辉发光材料发光性能的影响, 从而确定了长余辉发光材料Sr4Al14O25:Eu2+,Dy3+的最佳合成工艺.所得产物 分别进行了XRD、TEM、荧光测试和亮度测试,分析结果表明磷光体存在400nm 和482nm两个发射峰,分别对应于Eu2+在基质中两种不同的存在方式,与传统的 高温固相法相比发射主峰出现了蓝移;亮度测试找到了最佳的原料配比及合成条件. 同主题文章 【关键词相关文档搜索】：物理化学; 长余辉发光材料; 溶胶-凝胶燃烧法; 超声波分散; 光学性质 【作者相关信息搜索】：中南民族大学;物理化学;陈栋华;张博;
发光材料的制备方法 随着发光材料基质类型的不断发展，其制备方法也逐渐趋于多样化[7~10]针对各种基质的特点，相应发展出了溶胶－凝胶法、高温固相法、燃烧合成法、微波加热法、水热法、喷雾热解法、化学沉淀法、电弧法等制备技术。这些制备方法的基本原理有着显著的差别，适用性也有所不同，具有较强的针对性。 1、溶胶—凝胶法 溶胶一凝胶法(Sol-Gel)是低温合成材料的一种新工艺，它最早是用来合成玻璃的，但近十多年来，一直是玻璃陶瓷等先进材料合成技术研究的热点，其原理是将组成元素的金属无机或有机化合物作为先驱体，经过水解形成凝胶，这些凝胶经过烘干成为玻璃粉末并进行成型，再在较低温度下进行烧结，形成玻璃陶瓷。溶胶一凝胶法是应用前景非常广泛的合成方法。它是采用特定的材料前驱体在一定条件下水解，形成溶胶，然后经溶剂挥发及加热等处理，使溶胶转变成网状结构的凝胶，再经过适当的后处理工艺形成纳米材料的一种方法。 利用溶胶一凝胶法(Sol-Gel)制备发光材料时，把选好的基质材料制成溶液，配以激活剂、助溶剂等的有机化合物溶液或化合物的水溶液，混合均匀，溶液静化数小时后形成凝胶，经干燥、灼烧除去有机物后，再在一定气氛下烧结成产品，得到发光材料粉体。范恩荣[11]用溶胶一凝胶新工艺制备出硅酸锌、硅酸钙发光材料。 此方法制备发光材料具有均匀性好，烧结温度低，反应容易控制，材料的发光带窄，发光效率高等优点。但存在着要使用金属有机溶剂，成本高、操作繁琐、生产周期长，凝胶在烧结过程中收缩较大，制品易变形，对发光性能有一定影响等缺点。 溶胶－凝胶技术作为一种先进的工艺方法，具有反应温度低、对基材的尺寸与形状没有过高要求、仪器费用低、操作简单、材料性能调节余地大等特点，可以很方便地通过改变参与反应的有机与无机组分的含量来实现纳米涂层性能的调节。 溶胶是分散介质中基本单元尺寸为1～100 nm的固体粒子而形成的分散体系。在Sol-Gel涂层制备中，溶胶的制备可分为有机途径和无机途径两种。有机途径是通过有机醇盐的水解与缩聚而形成溶胶；无机途径则是通过某种方法制得
材料物理综合实验报告 实验题目：发光材料的制备和特性研究 物理与能源学院材料物理专业 ___2011___级____1___班 学号__106072011274______ 姓名__赖婷婷___________ 指导老师:__林林老师______
发光材料的制备和特性研究（实验报告） 摘要：本实验用高温固相法制备钼酸钇镝，通过紫外分光光度计对材料的激发强度和发射强度进行测试，结果发现钼酸钇镝在波长为353nm时激发峰最强，在波长为383.5nm时的发射峰最强 引言：发光是物质将某种方式吸收的能量转化为光辐射的过程，是热辐射之外的另一种辐射。要确定某一种材料是否发光并没有明显的界限，一般激发条件下不发光的材料在非常强的能量激发下有微弱的发光。有些材料需要提高纯度，发光才能变强，有些材料则需要掺入一定量的激活剂才能发光发光材料在信息、能源、材料、航天航空、生物技术和环境科学等领域有着广泛的应用前景，对全球信息高速公路的建设及国家经济和科技的发展有着举足轻重的推动作用。稀土离子掺杂材料的上转换发光，是一种吸收两个或两个以上的低能光子发射出一个高能光子的发光过程。掺杂在晶体或玻璃态物质基质中的稀土离子，可以通过激发态吸收和各种能量传递过程被激发至高于泵浦能量的能级而向下跃迁产生上转换发射。 发光材料种类和应用 对固体发光材料而言，发光材料主要包括无机材料和有机材料两大类，根据其被激发的方式不同可以具体划分为以下几种类型:
稀土发光材料的发光原理： 三价稀土离子：La3+： [Xe] 4f0------Lu3+：[Xe]4f14 [Xe]=[Kr]4d105s25p6，三价稀土离子，4f电子能量最高。三价稀土离子的发射和激发绝大多数是由4f电子在f组态内不同能级之间的跃迁而产生的，称为4f－4f跃迁,4f－4f跃迁种类丰富，谱线很多。4f电子能量高于5s和5p，但比5s和5p电子离核近，处于内层。5s25p6形成了良好的电屏蔽，三价稀土离子掺入晶体时，在晶体中比较独，4f能级位置受晶体的影响不大，在所有晶体中都差不多在+3价稀土离子中，Y3+和La3+无4f电子，Lu3+的4f亚层为全充满的，都具有密闭的壳层。因此是光学惰性的，适用于作基质材料。从Ce3+到Yb3+，电子依次填充在4f轨道，从f 1 到 f 13，其电子层中都具有未成对电子，其跃迁可产生发光。这些离子适于作为发光材料的激活离子。 Dieke图：三价稀土离子在LaCl3晶体中的4f电子能级图
本技术提供一种发光材料的检测方法，包括：(1)取待测的发光材料，进行研磨；(2)对发 光材料进行XRD检测：将研磨后的发光材料置于XRD检测仪中进行检测，得到发光材料的XRD图谱，将XRD图谱与标准卡片进行比对，确定发光材料的基质成分；(3)对发光材料进行激发光谱检测：将研磨后的发光材料置于荧光光谱仪中进行激发光谱检测，得到发光材料的激发光谱；(4)对发光材料进行发射光谱检测：将研磨后的发光材料置于荧光光谱仪中进行发射光谱检测，得到发光材料的发射光谱；(5)对发光材料的激发光谱和发射光谱进行分析，确定发光材料的掺杂成分以及发光性质。本技术方法能够减小发光材料检测误差、提高实验效率。 权利要求书 1.一种发光材料的检测方法，其特征在于，包括： (1)取待测的发光材料，进行研磨； (2)对发光材料进行XRD检测：将研磨后的发光材料置于XRD检测仪中进行检测，得到发 光材料的XRD图谱，将XRD图谱与标准卡片进行比对，确定发光材料的基质成分； (3)对发光材料进行激发光谱检测：将研磨后的发光材料置于荧光光谱仪中进行激发光谱检测，得到发光材料的激发光谱； (4)对发光材料进行发射光谱检测：将研磨后的发光材料置于荧光光谱仪中进行发射光谱检测，得到发光材料的发射光谱； (5)对发光材料的激发光谱和发射光谱进行分析，确定发光材料的掺杂成分以及发光性质。 2.根据权利要求1所述的发光材料的检测方法，其特征在于，所述XRD检测仪的工作参数为：
使用金属Cu靶(辐射源为K线，λ＝0.15406nm)作为阳极，仪器阳极加速电压设置为40KV，工作电流为30mA，扫描速度为2°/min，选用的2θ角扫描步长为0.02°，测量的2θ角度范围为20°～60°。 3.根据权利要求1所述的发光材料的检测方法，其特征在于，所述荧光光谱仪的工作参数为： 用150W的氙灯作为激发光源，R928光电倍增管作为检测器，分辨率为1.0nm，扫描速度为2400nm/min。 4.根据权利要求1所述的发光材料的检测方法，其特征在于，还包括：根据发光材料的激发光谱和发射光谱得到发光材料的色坐标，以进行发光材料的色度学分析。 技术说明书 一种发光材料的检测方法 技术领域 本技术涉及发光材料技术领域，尤其涉及一种发光材料的检测方法。 背景技术 当今的发光材料和激光材料的研究，在国民经济及国家安全的实际应用中，占主导和最重要地位。在进入新世纪后，稀土发光材料科学和技术成为今后占主导地位的平板显示，第四代新照明光源，现代医疗电子设备，更先进的光纤通信等高新技术的发展和创新可靠的依据和
高分子材料的力学性能及表征方法 聚合物的力学性能是高分子聚合物在作为高分子材料使用时所要考虑的最主要性能。它牵涉到高分子新材料的材料设计，产品设计以及高分子新材料的使用条件。因此了解聚合物的力学性能数据，是我们掌握高分子材料的必要前提。聚合物力学性能数据主要是模量（E），强度（σ），极限形变（ε）及疲劳性能（包括疲劳极限和疲劳寿命）。由于高分子材料在应用中的受力方式不同，聚合物的力学性能表征又按不同受力方式定出了拉伸（张力）、压缩、弯曲、剪切、冲击、硬度、摩擦损耗等不同受力方式下的表征方法及相应的各种模量、强度、形变等可以代表聚合物受力不同的各种数据。由于高分子材料类型的不同，实际应用及受力情况有很大的差变，因此对不同类型的高分子材料，又有各自的特殊表征方法、例纤维、橡胶的力学性能表征。 表征方法及原理 （1）拉伸性能的表征 用万能材料试验机，换上拉伸实验的样品夹具，在恒定的温度、湿度和拉伸速度下，对按一定标准制备的聚合物试样进行拉伸，直至试样被拉断。仪器可自动记录被测样品在不同拉伸时间样品的形变值和对应此形变值样品所受到的拉力（张力）值，同时自动画出应力－应变曲线。根据应力-应变曲线，我们可找出样品的屈服点及相应的屈服应力值，断裂点及相应的断裂应力值，样品的断裂伸长值。将屈服应力，断裂应力分别除以样品断裂处在初制样时样品截面积，即可分别求出该聚合物的屈服强度σ屈和拉伸强度（抗张强度）σ拉值。样品断裂伸长值除以样品原长度，即是聚合物的断裂伸长率ε。应力－应变曲线中，对应小形变的曲线中（即曲线中直线部分）的斜率，即是聚合物的拉伸模量（也称抗张模量）E值。聚合物试样拉伸断裂时，试样断面单维尺寸（厚或宽的尺寸）的变化值除以试样的断裂伸长率ε值，即为聚合物样品的“泊松比”（μ）的数值。 （2）压缩性能、弯曲性能、剪切性的表征。 用万能材料试验机，分别用压缩试验，弯曲试验，剪切试验的样品夹具，在恒定的温度、湿度及应变速度下进行不同方式的力学试验。并根据不同的计算公式，求出聚合物的压缩模量、压缩强度、弯曲模量、弯曲强度、剪切模量、剪切强度等数据。 （3）冲击性能的表征。 采用摆锤式冲击试验机，按一定标准制备样品，在恒定温度、湿度下，用摆锤迅速冲击被测试样，根据摆锤的质量和刚好使试样产生裂痕或破坏时的临界下落高度及被测样品的截面积，按一定公式计算聚合物试样的冲击强度（或冲击韧性单位为J/cm2）。 （4）聚合物单分子链的力学性能。 用原子力显微镜（AFM）。将聚合物样品配成稀溶液，铺展在干净玻璃片上，除去溶剂后得到一吸附在玻璃片上的聚合物薄膜（厚度约90mm）。用原子力显微镜针尖接触、扫描样品膜，由于针间与样品中高分子的相互作用，高分子链将被拉起，记录单个高分子链被拉伸时拉力的变化，直至拉力突然降至为零。可得到若干高分子链被拉伸时的拉伸力和拉伸长度曲线，由此曲线可估算单个高分子链的长度和单个高分子从凝聚态中被拉出时的“抗张强度”。所用仪器 万能材料试验机 摆锤式冲击试验机
溶胶凝胶法合成稀土硅酸盐发光材料 制备硅酸盐发光材料的传统方法是固相法,该方法存在合成温度高、反应时间长,荧光粉的颗粒度不易控制等缺点。而溶胶—凝胶法由于能很好地解决上述问题,越来越受到人们的关注,目前已经成为发光材料制备技术中的研究热点。本文研究了溶胶—凝胶法(Sol-Gel)制备Ca3SiO5:Eu2+发光材料的工艺条件,系统讨论了PH值、溶剂、灼烧温度和灼烧时间等对样品发光性能的影响。 结果表明,在Eu2+掺杂浓度为0.5%,灼烧温度为1100℃,灼烧时间为4h的条件 下可以得到性能优良的荧光粉。对样品的X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)分 析表明,其晶体结构为纯相Ca3SiO5,晶粒尺度在30 nm左右。而从样品的发射 光谱和激发光谱可以看出,Ca3SiO5:Eu2+的发射光谱是峰值位于505 nm的宽带谱,激发谱峰值位于374 nm,说明这种材料是一种很好的近紫外激发的绿色荧光粉。利用溶胶—凝胶法进一步合成了Sr2SiO4:Eu3+红色和Sr2SiO4:Bi3+蓝色荧光粉,对样品进行X射线衍射分析和发光特性研究,确定了掺杂浓度以及各组分 含量对样品发光特性的影响情况。 同主题文章 [1]. 陈永奋，赵斌，杨海. 铜溶胶的制备' [J]. 无机化学学报. 1995.(04) [2]. 新一代发光材料研制成功' [J]. 河南化工. 1999.(07) [3]. 张忱. 多孔硅发光材料' [J]. 材料导报. 1993.(02) [4]. 特种发光材料市场广阔' [J]. 化工生产与技术. 1997.(01) [5]. 李可为,姚熹. Al_2O3-SiO_2 溶胶对PTC 效应的影响' [J]. 无机材料学报. 1993.(02) [6]. 余斌. 新型发光材料问世' [J]. 工程塑料应用. 2001.(04) [7]. 胡兴军. 发光材料时尚新宠' [J]. 上海节能. 2004.(05) [8]. 李振远. 可印刷于纸上的发光材料' [J]. 造纸化学品. 2009.(03) [9]. 我国自发光材料研发走在世界前列' [J]. 陶瓷. 2000.(03)
实验三微波法制备蓝色荧光粉Ca1-x Sr x F2:Eu 一、实验目的 1. 掌握共沉淀-微波法制备荧光粉的方法 2. 熟悉微波反应装置以及具体的实验操作 3. 制备纳米复合荧光粉 二、主要仪器与药品 1、仪器 烧杯，胶头滴管，瓷坩埚（100ml、20ml）各一个，分析天平，离心机，烘箱，微波炉，紫外灯 2、药品 硝酸钙，硝酸锶，三氧化二铕（Eu2O3），氟化铵，硝酸，活性炭（炭粒） 三实验原理与技术 共沉淀法是将沉淀剂加入到混合金属盐溶液中，促使各组分均匀混合沉淀，然后加热分解以获得产物的方法。化学共沉淀法的优势在于它不仅可以将原料提纯与细化，而且可以在制备过程中完成反应及掺杂过程。这种方法具有工艺简单、经济，反应物混合均匀，焙烧温度较低、时间较短、产品性能良好等优点。但制备过程中仍有不少问题有待解决，例如过程中易引入杂质，形成的沉淀呈胶体状态导致洗涤和过滤方面的问题，如何选择适宜的沉淀剂和控制制备条件等。 微波合成法是近年来迅速发展起来的一种新合成方法，应用于光致发光材料的制备，已获得了多种粒度细小、分布均匀、色泽纯正、发光效率高的荧光粉。这种方法是将原料按比例混合后研磨，装入特定的反应器，在微波炉中加热反应20—40min，取出后进行简单的后处理即得成品。微波热合成法的显著优点是反应彻底、快速、高效、节能、洁净、经济，使用方法和设备简单，只需家用微波炉即可。用此法合成的产品疏松．粒度小。分布均匀，色泽纯正，发光效率高，有较好的应用价值； 氟化物性能稳定，不易潮解，透光率好，而且生产成本低，有着有机物和硫化物无法比拟的优点。通过对其进行稀土掺杂，可以制备出与植物光合作用所吸收光谱相匹配的新型高效转光剂。但是目前文献报道的大都是通过高温固相法
材料的性能与表征课程教学大纲 一、课程说明 （一）课程名称、所属专业、课程性质、学分； 课程名称：材料的性能与表征 所属专业：材料化学 课程性质：专业基础课 学分：2 （二）课程简介、目标与任务： 材料的物理性能是材料的重要性能之一。外接因素（温度、电场、磁场等）作用于材料，引起材料内部原子、分子、电子的微观运动状态的改变，在宏观上表现为一定的感应物理量，即呈现某一物理性能。具体地讲，最常见的材料物理性能有材料的电性能、介电性能、光学性能、热学性能、磁学性能以及弹性性能，每一种物理性能对应一定的物理基础。而材料的物理性能强烈依赖于物质不同层次的结构组成，同时也受环境因素的强烈影响。每一种材料物理性能都具有一定的分子和测试方法，而物理性能分析也是材料研究的重要手段。通过本课程的学习，对材料的电性能、介电性能、光学性能、热学性能、磁学性能以及弹性性能的物理本质和表征参量、影响因素、分析测试方法有较全面地认识，并了解物理性能分析在材料研究中的应用。 （三）先修课程要求，与先修课与后续相关课程之间的逻辑关系和内容衔接： 先修课程：力学，热学，电磁学，普通物理(光学与原子物理)，材料科学基础 （四）教材与主要参考书。 教材：刘勇，陈国钦编著. 材料物理性能. 北京：北京航空航天大学出版社, 2015.09 主要参考书： 吴雪梅主编；诸葛兰剑等编著. 材料物理性能与检测. 北京：科学出版社, 2012.01. 关振铎，龚江宏，唐子龙著. 无机材料物理性能第2版. 北京：清华大学出版社, 2011.06. 高智勇，隋解和，孟祥龙编著. 材料物理性能及其分析测试方法. 哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社, 2015.11.
材料物理性能参数 表征材料在力、热、光、电等物理作用下所反映的各种特性。常用的材料物理性能参数有内耗、热膨胀系数、热导率、比热容、电阻率和弹性模量等。 内耗材料本身的机械振动能量在机械振动时逐渐消耗的现象。其基本度量是振动一个周期所消耗的能量与原来振动能量之比。测量内耗的常用方法有低频扭摆法和高频共振法。内耗测量多用于研究合金中相的析出和溶解。 热膨胀系数材料受热温度上升1℃时尺寸的变化量与原尺寸之比。常用的有线膨胀系数和体膨胀系数两种。热膨胀系数的测量方法主要有：①机械记录法；②光学记录法;③干涉仪法；④X射线法。材料热膨胀系数的测定除用于机械设计外，还可用于研究合金中的相变。 热导率单位时间内垂直地流过材料单位截面积的热量与沿热流方向上温度梯度的负值之比。热导率的测量，一般可按热流状态分为稳态法和非稳态法两类。热导率对于热机，例如锅炉、冷冻机等用的材料是一个重要的参数。 比热容使单位质量的材料温度升高1℃时所需要的热量。比热容可分为定压比热容cp 和定容比热容cV。对固体而言，cp和cV的差别很小。固体比热容的测量方法常用的有比较法、下落铜卡计法和下落冰卡计法等。比热容可用于研究合金的相变和析出过程。 电阻率具有单位截面积的材料在单位长度上的电阻。它与电导率互为倒数，通常用单电桥或双电桥测出电阻值来进行计算。电阻率除用于仪器、仪表、电炉设计等外，其分析方法还可用于研究合金在时效初期的变化、固溶体的溶解度、相的析出和再结晶等问题。 弹性模量又称杨氏模量，为材料在弹性变形范围内的正应力与相应的正应变之比（见拉伸试验）。弹性模量的测量有静态法(拉伸或压缩)和动态法（振动）两种。它是机械零部件设计中的重要参数之一。
关于探讨白光LED用硅酸盐荧光粉的 研究进展 指导老师：陈国华 学号：0901010137 姓名：吴相锐
目录 第一部分：引言 (1) 第二部分：白光LED用硅酸盐荧光粉的研究现状 (2) 一、被蓝色InGaN管芯激发的硅酸盐荧光粉 (2) 二、被近紫外(370一41 Onm)InGaN管芯激发发射红、绿和蓝光的 3 三基色硅酸盐荧光粉 (3) 三、被近紫外光激发发射白光的单一基质的硅酸盐荧光粉 (4) 第三部分：结束语 (5) 第四部分：参考文献 (6)
探讨白光LED用硅酸盐荧光粉的 研究进展 [摘要]本文参考了大量文献，根据各项文献及各个学者的科研成果，探讨近几年来半导体白色发光二极管(WLED)用硅酸盐荧光粉的研究进展【1】。重点介绍了蓝光芯片激发和近紫外光芯片激发用的黄粉、三基色荧光粉以及单基质白色荧光粉的研究概况，对性能较好的荧光粉做了重点推介，同时指出了目前该领域中硅酸盐荧光粉所存在的问题并对其发展趋势做了展望。 [关键词]白光LED；硅酸盐荧光粉；综述、 第一部分：引言 LED经过几十年的发展，从目前的技术发展现状看，日本和美国最具有技术实力，德国Osram公司在某些领域则拥有世界领先技术，韩国也是在LED技术方面有一定实力的国家。从全球的LED市场份额看，日本不低于50%，中国台湾地区约占20%。虽然中国台湾地区在LED市场份额方面世界排名第二，但在LED芯片和封装产量方面则聚世界第一，不过产品以中低档的红光和黄光LED为主。【2】 目前国际上通常采用波长为350～470 nm的GaInN基发光二极管作为激发光源，因此要求荧光粉的激发光谱也在此范围之内。白光LED(White Light Emitting Diode，WLED)作为一种新型的绿色环保型固体照明光源，被誉为21世纪最有价值的新光源，在诸多领域有着广阔的应用前景【3、4】。 同时优质荧光粉还应该满足以下特点：发射峰集中在某些合适的波长范围内，有好的热稳定性，高量子效率和激发光吸收率，粉末颗粒细小均匀。然而，迄今为止，能满足具有宽激发带(特别是蓝光激发这一条件)的发光材料种类很少，除Ynl5012：Ce3+(YAG：Ce)【5、6】，很少有在450～480 nm蓝光激发下有较高发光效率材料的报道。因而，WLED用发光材料的研究与新体系探索已成为发
上转换发光材料的合成与应用 杨志萍杜海燕孙家跃* (北京工商大学化工学院,北京100037) 摘要综述了目前国内外上转换发光材料的几种合成方法,包括传统的高温固相合成法、溶胶-凝胶法、水热合成 法、共沉淀法等。总结了不同方法的优缺点,对上转换材料合成方法的发展进行了展望。并介绍了上转换技术的一些应 用。 关键词上转换,发光材料,合成方法 Synthetic methods and application of upconversion luminescence materials Yang Zhiping Du Haiyan Sun Jiayue (School of Chemical Engineering,Beijing Technology and Business University, Beijing 100037) Abstract This paper generalized several synthetic methods of this materials used presently at home and abroad. The synthetic methods included high temperature solid method, so-l gel process, hydrothermal synthesis, co-precipitation method and so on. The advantages and disadvantages of every method were discussed. Moreover, the synthetic methods of upconversion luminescence materials for further development were prospected. The application of upconversion technology was introduced. Key words upconversion, luminescence material, synthetic methods
发光材料荧光性能测试 实验目的 1、掌握光致发光的基本过程，掌握激发光谱和发射光谱的基本含义 2、掌握发光材料发射光谱和激发光谱的测试方法。 实验原理 发光材料主要是指材料吸收外来能量后所发出的总辐射中超过热辐射的部分。发光材料的发光需要外界能量的激发，根据击发方式不同发光方式可以分为光致发光、阴极射线发光、电致发光、X射线及高能粒子发光等。以光致发光为例，当用激发光照射某些物质时，处于基态的分子吸收激发光发生跃迁，达到激发态，这些激发态经过弛豫过程损失一部分能量后，以无辐射跃迁回到激发态的低振动能级，再从此能级返回基态，此过程中多余的能量以光子的形式释放。激发光谱和发射光谱是表征发光材料两个重要的性能指标。激发光谱是指发光材料在不同波长激发下，该材料的某一波长的发光谱线的强度与激发波长的关系。激发光谱反映了不同波长的光激发材料的效果。根据激发光谱可以确定使该材料发光所需的激发光的波长范围，并可以确定某发射谱线强度最大时的最佳激发波长。激发光谱对分析材料的发光过程也具有重要意义。发射光谱是指在某一特定波长激发下，所发射的不同波长的光的强度或能量分布。激发光谱和发射光谱通常采用荧光分光光度计进行测量。其基本结构包括光源，单色器，试样室，单色器和探测器。常用光源为氙灯，单色器多为光栅，探测器多用光电倍增管。荧光分光光度计工作原理：由光源氙弧灯发出的光通过切光器使其变为断续之光以及激发光单色器变成单色光，此光即为荧光物质的激发光，被测的荧光物质在激发光照射下所发出的荧光，经过单色器变成单色荧光后照射于测试样品用的光电倍增管上，由其所发生的光电流经过放大器放大输出至记录仪，激发光单色器和荧光单色器的光栅均有电动机带动的凸轮所控制，当测绘荧光发射光谱时，将激发光单色器的光栅固定在最适当的激发光波长处，而让荧光单色器凸轮转动，将各波长的荧光强度讯号输出至记录仪上，所记录的光谱即为发射光谱，简称荧光光谱。当测绘荧光激发光谱时，将荧光单色器的光栅固定在最适当的荧光波长处，只让激发单色口的凸轮转动，将各波长的激发光的强度输出至记录仪，所记录的光谱即激光光谱。 实验步骤 1、打开电脑，打开光度计电源，间隔1-2分钟后方能打开仪器控制软件。 2、仪器预热30分钟，待灯源稳定。 3、在所提供的样品中随机选一样，小心装入样品盘，稍旋紧样品盖之后，置于样品室内。 4、设置软件参数 5、点击扫描，不断调整参数，找到使样品发出最大强度光的波长范围及样品发光波长范围。
稀土硅酸盐长余辉发光材料的合成与性质 20世纪90年代制备出的铝酸盐体系长余辉发光材料因其优良的发光性能而倍受关注。然而,该体系耐水性差,限制了其应用。为此,近年来又开发出化学性质更稳定的硅酸盐体系长余辉发光材料,但其发光性能有待进一步提高,仍有许多理论问题亟待解决。目前,长余辉发光材料多用高温固相法制备,该法具有反应不完全,灼烧温度高,反应时间长,产物晶粒大,硬度高,粉碎后发光强度明显降低等诸多缺点,限制了其应用。因而,开发新的合成方法受到越来越多人的关注。本论文以稀土焦硅酸盐长余辉材料为研究对象,探索出合成该类材料的一种新方法一凝胶燃烧法。与高温固相法相比,该法具有离子分散均匀,合成温度低,操作简单,晶粒度小等优点。借助KRD, SEM,荧光光谱等现代测试手段,对合成产物进行了分析和表征,得出以下成果和结论：(1)研究发现溶液的pH值,水浴温度,起火温度,H3B03用量,尿素用量等对材料的物相结构、形貌粒度、发光性能等有着显著的影响,通过一系列实验确定了最佳工艺条件。(2)在最佳工艺条件下,对Sr_2MgSi_2O_7:Eu~(2+)进行了系列稀土离子Ln3+的共掺杂。研究发现：Sr_2MgSi_2O_7:Eu~(2+),Ln~(3+)(Ln=La,Ce,Nd,Sm,Gd,Tb,Dy,Ho,Er,Tm)的晶体结构均为四方晶系结构；其激发、发射光谱的峰形、峰位基本无变化,主激发峰位于402nm,次激发峰位于415nm,与高温固相法和溶胶-凝胶法制得的 Sr_2MgSi_2O_7:Eu~(2+),Dy~(3+)的激发峰相比,出现了明显的红移现象；发射光谱也为一宽带,最大发射峰位于468nm附近,是典型的Eu~(2+)的4f5d-4f跃迁导致的。共掺杂稀土离子Ln~(3+)的种类对材料发光强度、余辉性能有着明显的影响,其中Dy~(3+)是最理想的共掺杂离 子,Sr_2MgSi_2O_7:Eu~(2+),Dy~(3+)的发光亮度最高、余辉时间最长,可达5h 以上；而Sr_2MgSi_2O_7:Eu~(2+),Sm~(3+)的发光亮度最低、余辉时间最短,不到1 min。(3)在Sr_2MgSi_2O_7:Eu~(2+),Dy~(3+)基质中,掺入不同量的 Ca~(2+),制得Sr_(2-x)Ca_xMgSi_2O_7:Eu~(2+),Dy~(3+)(x=0,0.5,1,1.5,2)系列样品。研究发现：此系列样品的晶体结构均属四方晶系,但晶胞参数随 Ca~(2+)的增加而减小。激发和发射光谱均为宽带连续谱,最大激发峰位于 400nm左右,随着Ca~(2+)含量的增加,Sr_(2- x)Ca_xMgSi_2O_7:Eu~(2+),Dy~(3+)(x=0,0.5,1,1.5,2)的发射峰位依次为 468nm,483nm,500nm,512nm,520nm,发光颜色依次呈现蓝,蓝绿,绿,黄绿,黄色；初始亮度逐渐降低,余辉时间逐渐缩短。(4)用“位型坐标”模型合理解释了 M_2MgSi_2O_7:Eu~(2+),Ln~(3+)(M=Sr, Ca)长余辉发光行为。 同主题文章 [1]. 周传仓,卢忠远,戴亚堂,王兵. 共沉淀法制备超细长余辉发光材料铝酸锶铕镝的研究' [J]. 稀有金属. 2005.(01) [2]. 崔景强,陈永杰,杨英,耿秀娟,石爽. 掺杂B对长余辉发光材料 SrAl_2O_4:Eu~(2+),Dy~(3+)发光性能的影响' [J]. 沈阳化工学院学报. 2006.(02) [3].
本技术涉及发光材料技术领域，提供一种发光材料的制备方法及制备的发光材料，所述方法包括：(1)按照化学计量比称取原材料La2O3、4MgCO3·Mg(OH)2·5H2O、H3BO3、Er2O3在研钵中充分研磨，使材料混合均匀；其中，Er3+掺杂的含量为330％；(2)放入坩埚中，在马弗炉中400600℃预烧结1.53h；(3)取出研磨2060min；(4)放入坩埚，置于马弗炉中9001000℃烧结610小时；(5)冷却后，取出烧结体，充分研磨，得到Er3+掺杂的 LaMgB5O10荧光材料。本技术方法简单、成本低廉，所制备的发光材料粒径小、稳定性好，而且发光效率得到了很大提高。 技术要求 1.一种发光材料的制备方法，其特征在于，包括： (1)按照化学计量比称取原材料La2O3、4MgCO3·Mg(OH)2·5H2O、H3BO3、Er2O3在研钵中充分研磨，使材料混合均匀；其中，不同化学计量使Er3+掺杂的含量为3-30％； (2)放入坩埚中，在马弗炉中400-600℃预烧结1.5-3h； (3)取出研磨20-60min； (4)放入坩埚，置于马弗炉中900-1000℃烧结6-10小时； (5)冷却后，取出烧结体，充分研磨，得到Er3+掺杂的LaMgB5O10荧光材料。 2.根据权利要求1所述的发光材料的制备方法，其特征在于，研磨时间为40-90min。 3.根据权利要求1所述的发光材料的制备方法，其特征在于，所述坩埚为氧化铝坩埚。 4.根据权利要求1所述的发光材料的制备方法，其特征在于，预烧结的温度为500℃。 5.根据权利要求1或4所述的发光材料的制备方法，其特征在于，预烧结的时间为2小时。 6.根据权利要求1所述的发光材料的制备方法，其特征在于，烧结的温度为900℃。 7.根据权利要求1或6所述的发光材料的制备方法，其特征在于，烧结时间为8小时。
上转换发光材料 上转换发光的概念： 上转换发光是在长波长光激发下，可持续发射波长比激发波长短的光。本质上是一种反-斯托克斯（Anti-Stokes）发光，即辐射的能量大于所吸收的能量。斯托克斯定律认为材料只能受到高能量的光激发，发出低能量的光，换句话说，就是波长短的频率高的激发出波长长的频率低的光。比如紫外线激发发出可见光，或者蓝光激发出黄色光，或者可见光激发出红外线。但是后来人们发现，其实有些材料可以实现与上述定律正好相反的发光效果，于是我们称其为反斯托克斯发光，又称上转换发光。 上转换发光技术的发展： 早在1959年就出现了上转换发光的报道，Bloembergc在Physical Review Letter上发表的一篇文章提出，用960nm的红外光激发多晶ZnS，观察到了525nm绿色发光。1966年Auzcl在研究钨酸镱钠玻璃时，意外发现，当基质材料中掺入Yb离子时，Er3+、Ho3+和Tm3+离子在红外光激发时，可见发光几乎提高了两个数量级，由此正式提出了“上转换发光”的观点。整个60－70年代，以Auzal 为代表，系统地对掺杂稀土离子的上转换特性及其机制进行了深入的研究，提出掺杂稀土离子形成亚稳激发态是产生上转换功能的前提。迄今为止,上转换材料主要是掺杂稀土元素的固体化合物，利用稀土元素的亚稳态能级特性，可以吸收多个低能量的长波辐射，从而可使人眼看不见的红外光变成可见光。 80年代后期，利用稀土离子的上转换效应，覆盖红绿蓝所有可见光波长范围都获得了连续室温运转和较高效率、较高输出功率的上转换激光输出。1994年Stanford大学和IBM公司合作研究了上转换应用的新生长点——双频上转换立体三维显示，并被评为1996年物理学最新成就之一。2000年Chen 等对比研究了Er／Yb：FOG氟氧玻璃和Er／Yb：FOV钒盐陶瓷的上转换特性，发现后者的上转换强度是前者的l0倍，前者发光存在特征饱和现象，提出了上转换发光机制为扩散．转移的新观点。近几年，人们对上转换材料的组成与其上转换特性的对应关系作了系统的研究，得到了一些优质的上转换材料。 上转换发光的机理：
长余辉发光材料概述 摘要 本文综述了长余辉材料的发光机理及制备方法，并简单介绍了硫化物长余辉发光材料、铝酸盐长余辉发光材料及硅酸盐长余辉发光材料。 关键词：长余辉；发光材料 1.长余辉发光材料简介 长余辉发光材料简称长余辉材料，又称夜光材料、蓄光材料。它是一类吸收太阳光或人工光源所产生的光的能量后，将部分能量储存起来，然后缓慢地把储存的能量以可见光的形式释放出来，在光源撤除后仍然可以长时间发出可见光的物质[1]。 2.长余辉发光材料的基本机理 长余辉材料被激发以后，能长时间持续发光，其关键在于有适当深度的陷阱能态(即能量存储器)。光激发时产生的自由电子(或自由空穴)落入陷阱中储存起来，激发停止后，靠常温下的热扰动而释放出被俘的陷阱电子（或陷阱空穴）与发光中心复合产生余辉光。随着陷阱逐渐被腾空，余辉光也逐渐衰减至消失。而陷阱态来源于晶体的结构缺陷，换言之，寻求最佳的晶体缺陷以形成最佳陷阱(种类、深度、浓度等)是获得长余辉的主要因素。余辉时间的长短决定于陷阱深度与余辉强度，余辉光的强度依赖于陷阱浓度、容量与释放电子(或空穴)的速率。而晶体缺陷的产生除了材料制备过程中自然形成的结构缺陷外，主要是掺杂。 长余辉发光机理实际是发光中心与缺陷中心间如何进行能量传递的过程，具体的长余辉材料有不同的发光模型，但最流行的是两类：一是载流子传输；二是隧穿效应。前者包含电子传输、空穴传输和电子空穴共传输，后者包括激发、能量存储与热激励产生发射的全程隧穿和仅是“热激励”发射的半程隧穿。除这两类外，学术界还有学者提出位形坐标[2]、能量传递、双光子吸收和Vk传输模型。至今为止，上述模型都是根据已有的实验结果提出的假设，可以解释一定的实验现象，但缺乏足够的论据，也存在若干不确定因素，难以让人信服，而发光机理的研究又是为新材料设计提供物理依据所必须的，有待进一步深入。
硅酸盐材料、高分子材料 主讲：黄冈中学优秀化学教师汪响林 知识讲解 一、硅酸盐材料——传统无机非金属材料 1、硅酸盐材料简介 在材料家族里，有一类非常重要的材料叫做无机非金属材料。 最初无机非金属材料主要是指硅酸盐材料，所以硅酸盐材料也称为 传统无机非金属材料。像陶瓷、玻璃、水泥等材料及它们的制品在 我们日常生活中随处可见。由于这些材料的化学组成多属硅酸盐 类，所以一般称为硅酸盐材料。 2、玻璃
（1）原料：纯碱、石灰石、石英砂 （2）设备：玻璃窑 （3）工序：原料粉碎→加热熔融→澄清→成型→缓冷→玻璃 （4）原理：高温下，复杂的物理、化学变化。 主要反应： （5）玻璃态物质 玻璃态物质是一种特殊的混合物，是介于结晶态和无定形态之间的一种物质状态。玻璃态物质的结构特点是：它的粒子不像晶体那样有严格的空间排列，但又不像无定形体那样无规则排列，人们把玻璃态的这种结构特征称为“短程有序，远程无序”，就是说，从小范围来看，它有一定的晶型排列，从整体来看，却像无定形物质那样无晶形的排列规律。所以玻璃态物质没有一定熔点，而是在某一温度范围内逐渐软化变为液态。 （6）种类及特性 种类组成或制造方法特性用途 普通玻璃在较高温度下易软化窗玻璃、玻璃器皿等
石英玻璃膨胀系数小、耐酸碱、强 度大、滤光 化学仪器、高压 水银灯、紫外灯 罩等 硼酸玻璃 在制造玻璃的过 程中添加了提高玻璃的化学稳定性和 降低它的热膨胀系数，耐 高温和抗化学腐蚀 高级的化学反 应容器 光学玻璃 在制造玻璃的过 程中添加了PbO 透光性好、有折光性和色 散性 眼镜、照相机、 显微镜和望远 用透镜等 玻璃纤维以玻璃为原料经高 温熔制、拉丝、络 纱等工艺制造成 耐腐蚀、耐高温、绝缘、 隔热、防虫蛀 复合材料中的 增强材料如玻 璃钢；绝热保温 材料如宇航服； 光导通信材料 钢化玻璃普通玻璃在电炉里加热软化 后急速冷却而成的 耐高温、耐腐蚀、高强度、 抗震裂 运动器材、汽 车、火车用窗玻 璃等 有色玻璃 在制造玻璃的过程中 加入金属氧化物制成蓝色（含）、红色 （含）、紫色（含 ）、绿色（含 ）、普通玻璃的淡 绿色（含二价铁） 艺术玻璃、装饰 材料 变色玻璃在制玻璃过程中掺进了对光 敏感的物质如卤化银和少量 CuO催化剂 光线强时，卤化银见光分 解生成的银微粒吸光而使 玻璃变暗；光线弱时，在 氧化铜的催化下，银和卤 素又化合成卤化银，玻璃 又变透明 变色眼镜等 3、陶瓷 （1）原料：黏土