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题名	喷雾热解法制备Eu~(3+)掺杂的球形发光粉
作者	王列松
学位类别	博士
答辩日期	2004
授予单位	中国科学院长春应用化学研究所
授予地点	中国科学院长春应用化学研究所
关键词	喷雾热解 发光 球形 稀土 能量传递
学位专业	无机化学
中文摘要	喷雾热解法对合成球形形貌的发光粉极具优势，本文用喷雾热解法（先低温喷雾干燥，在慢速升温热解）合成了正硼酸盐、氧化物和硼铝酸盐发光粉，合成过程中用柠檬酸、聚乙二醇、浓氨水等修饰喷雾前驱体溶液，以优化发光粉的形貌和发光性能，同时对相应的发光机理进行了探讨。在喷雾热解法合成Y_2O_3:Eu这种单一组分的氧化物发光粉中，PEG的分子量（分子量大小决定了分子链的长短）对所制发光粉的形貌（球形、棒状和片状）起着重要的作用。形成球形是因为分子量为10000的PEG长分子链在喷雾前驱体溶液中穿插、缠结、卷曲，并通过氢键结合柠檬酸在喷雾热解溶液中形成了相对稳定的网状结构，这使得在随后的低温喷雾干燥过程中鳌合稀土离子的柠檬酸不会因溶剂的蒸发跑到喷雾小液滴的表面而造成空心结构，从而得到实心球体，这种实心球体在随后的慢速升温热解过程中逐渐收缩、结晶，最后得到了表面光滑的实心球体；至于棒状结构，则是因为短分子链的PEG（分子量600）只能在喷雾小液滴中形成区域网状结构，这种区域网在溶剂的蒸发过程中会跑到小液滴的表面形成空心结构，由于球壳上具有PEG作为“筋”而具有一定的韧性，这使得在随后的慢速升温热解过程中球壳热解形成空心的孔洞结构，并在高温下破裂、坍塌、卷曲而形成了棒状；而片状则是因为喷雾前驱体溶液中没有PEG链使得干燥过程中，鳌合稀土离子的柠檬酸随溶剂的蒸发而跑到小液滴表面，形成了空心的球壳，这种球壳由于没有PEG链做“筋”而具有脆性，在随后的慢速升温热解过程中，这种脆性的球壳破裂成片状，并随温度的升高进一步热解、收缩，形成了最终的片状Y_2O_3:Eu。在喷雾热解法合成Y_(0.9-x)Gd_xEu_(0.1)BO_3中，聚已二醇、柠檬酸、氮气压力和前驱体溶液的浓度都严重地影响着所制发光粉的形貌。对该体系来说，获得最佳形貌（球形，实心，表面光滑，尺寸在1-3μm）的条件如下：聚已二醇I狗最佳用量是。0.004M，柠檬酸的最佳用量是两倍于溶液中总金属离子的摩尔数；最佳氮气压力为6O0atm；前驱体溶液的浓度为0.07M。Y_(0.9)Eu_(0.1)BO_3在700℃时便开始结晶，比固相法低了200℃（固相法为900℃）。随着烧结温度的提高，结晶性逐渐增强，当温度超过1100℃后，结晶性开始下降，这主要是因为和该体系有关的氧化硼熔点低（600 ℃），在高温容易挥发，造成了晶粒表面出现贫硼相，使得晶粒尺寸降低所致。在Y_(0.9-x)Gd_xEu_(0.1)BO_3中，随着X值的增大，发光强度显著增强，这是因为在Y_(0.9-x)Gd_xEu_(0.1)BO_3中存在Gd~(3+)到Eu~(3+)的能量传递，X值的增加不仅增加了Gd~(3+)-Eu~(3+)的直接能量传递几率，而且增加了Gd~(3+)-（Gd~(3+)）_n-Eu~(3+)形式的能量传递的几率，从而增强了发光强度。在硼铝酸盐Y_(0.9-x)Gd_xEu_(0.1)Al_3（BO_3）_4（0.0≤X≤0.9）体系中，用浓氨水来修饰喷雾前驱体溶液，改变其pH值，发现pH值对粒子形貌有严重影响，但对光致发光强度影响不大。当pH值为3时（不加浓氨水），所制样品形貌不规则，且团聚严重；当加入适量的浓氨水，使前驱体溶液pH值增大到4.5（此时溶液呈胶体状），所制样品呈球形，表面比较粗糙；再加浓氨水，使前驱体溶液的pH值增大到12（此时溶液呈悬浊液状），所制样品仍呈球形，表面趋于光滑，粒子尺寸降低。这三种发光粉的光致发光强度相差很小，但球形的发光粉在涂屏上具有显然的优势。在Y_(0.9-x)Gd_xEu_(0.1)Al_3（BO_3）_4发光粉中，随着X值的增大，存在两个影响发光强度的因素：一是随着X值的增大，结晶性降低，这使发光强度降低；二是随着X值的增大，Gd~(3+)-Eu~(3+)或者Gd~(3+)-（Gd~(3+)）_n-Eu~(3+)形式的能量传递效率增强，这使发光强度增加。当X值比较小时（0.0≤X≤0.3），前一因素占主导地位，当X值比较大时（0.3≤X≤0.9），后一因素占主导地位。
语种	中文
公开日期	2011-01-17 ; 2011-04-28
页码	69
内容类型	学位论文
源URL	[http://ir.ciac.jl.cn/handle/322003/34447]
专题	长春应用化学研究所_长春应用化学研究所知识产出_学位论文
推荐引用方式 GB/T 7714	王列松. 喷雾热解法制备Eu~(3+)掺杂的球形发光粉[D]. 中国科学院长春应用化学研究所. 中国科学院长春应用化学研究所. 2004.

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