一种镓锗酸盐长余辉材料的发光性能研究及其动态防伪应用

论文摘要

近年来,随着假冒伪劣产品和信息泄露案件日益增多,产品防伪与信息保护已经成为众多行业密切关注的问题。传统防伪技术具有防伪层级低、且容易被大规模仿制的缺点。随后,人们又开发出了以碳点、半导体量子点、金属有机骨架（MOF）、稀土元素掺杂和有机染料为基础的发光印花防伪技术,较传统防伪而言,其防伪可靠性有所改善,但由于防伪过程是静态的,因此其防伪加密的安全性也较为有限。与传统的静态防伪技术相比,动态防伪技术是在发光印花防伪技术的基础上通过制作特定的发光标识,在单一或不同刺激和条件下得到不同显示颜色或图案,实现动态变化的防伪过程。其防伪过程是动态的,具有材料设计的特异性,因此安全性很高,而且稳定性也很好。长余辉材料具有在黑暗条件下持续发光的特点,在特殊照明、光存储、军事工程等领域已有广泛的研究与应用,然而,其在动态防伪技术领域中的应用很少。本论文工作的研究重点是开发出可应用于动态防伪技术的长余辉发光材料。我们选择了Sr2Ga2GeO7作为基质材料,其具有声子能量低、化学稳定性好且陷阱多的优点。我们通过高温固相法合成的Sr2Ga2GeO7:Tb3+长余辉荧光粉在不同Tb3+浓度掺杂时的光致发光和长余辉发光颜色均为绿色,当Tb3+掺杂浓度不同时,其余辉时间也不同,利用该特点可以实现发光图案随时间的动态变化。基于该长余辉材料制作的发光标识在动态防伪领域具有可望的应用前景。虽然通过调节Sr2Ga2GeO7:Tb3+中Tb3+的掺杂浓度可实现对其余辉时间的调节,从而实现发光图案的动态变化,但该荧光粉的发光颜色单一,因此其相应防伪产品的防伪层级仍然有很大的提高空间。为了解决这个问题,我们合成了Sr2Ga2GeO7:Pr3+荧光粉,通过调节Pr3+的浓度,实现了对其余辉发光颜色和余辉时间的调节。基于该单离子掺杂的多色长余辉荧光粉制作的余辉发光标识将具有更为独特和优异的动态防伪性能。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
•   1.1 防伪技术概况
•     1.1.1 传统防伪技术
•     1.1.2 发光印花防伪技术
•     1.1.3 动态防伪技术
•   1.2 长余辉发光材料概述
•   1.3 长余辉发光材料的研究进展
•   1.4 稀土离子的电子组态和激发方式
•     1.4.1 稀土离子的电子组态
•     1.4.2 稀土离子的激发方式
•   1.5 长余辉材料发光机理
•     1.5.1 空穴传输模型
•     1.5.2 位移坐标模型
•   1.6 长余辉发光材料的应用
•     1.6.1 消防标志
•     1.6.2 生物应用
•     1.6.3 纺织行业的应用
•   1.7 长余辉发光材料的制备方法
•     1.7.1 高温固相法
•     1.7.2 影响高温固相法的因素
•   1.8 本论文的选题意义、思路及主要研究内容
• 第二章 实验
•   2.1 原料和实验设备
•     2.1.1 原料
•     2.1.2 仪器设备
•   2.2 样品制备
•   2.3 样品的测试与表征
•     2.3.1 X射线衍射
•     2.3.2 透射电子显微镜
•     2.3.3 X射线电子能谱
•     2.3.4 拉曼光谱
•     2.3.5 紫外可见吸收光谱
•     2.3.6 光致发光和长余辉发光光谱
•     2.3.7 余辉衰减性能测试
•     2.3.8 热释光谱
• 2Ga₂GeO₇:Tb³⁺绿色长余辉荧光粉的发光性能研究及动态防伪应用'>第三章 Sr₂Ga₂GeO₇:Tb³⁺绿色长余辉荧光粉的发光性能研究及动态防伪应用
•   3.1 引言
•   3.2 样品的制备
• 2Ga₂GeO₇和Sr₂Ga₂GeO₇:x%Tb³⁺ （x=0.2,0.6,1,1.5,2,2.5,3）系列样品的合成'>    3.2.1 Sr₂Ga₂GeO₇和Sr₂Ga₂GeO₇:x%Tb³⁺（x=0.2,0.6,1,1.5,2,2.5,3）系列样品的合成
• 2Ga₂GeO₇:Tb³⁺基发光柔性体的制备'>    3.2.2 Sr₂Ga₂GeO₇:Tb³⁺基发光柔性体的制备
• 2Ga₂GeO₇ 基质材料的晶体结构和能带结构'>  3.3 Sr₂Ga₂GeO₇基质材料的晶体结构和能带结构
• 2Ga₂GeO₇ 的晶体结构分析'>    3.3.1 基质Sr₂Ga₂GeO₇的晶体结构分析
• 2Ga₂GeO₇ 的能带结构和态密度分析'>    3.3.2 基质Sr₂Ga₂GeO₇的能带结构和态密度分析
• 2Ga₂GeO₇:Tb³⁺的光致发光和余辉性能的研究'>  3.4 Sr₂Ga₂GeO₇:Tb³⁺的光致发光和余辉性能的研究
•     3.4.1 物相分析
• 2Ga₂GeO₇:Tb³⁺的激发和发射光谱'>    3.4.2 Sr₂Ga₂GeO₇:Tb³⁺的激发和发射光谱
•     3.4.3 样品的余辉光谱和余辉衰减曲线
• 2Ga₂GeO₇:Tb³⁺中的陷阱分析'>  3.5 Sr₂Ga₂GeO₇:Tb³⁺中的陷阱分析
• 2Ga₂GeO₇:x%Tb³⁺ （x=0.2,0.6,1,1.5,2,2.5,3）系列样品的热释光谱'>    3.5.1 Sr₂Ga₂GeO₇:x%Tb³⁺（x=0.2,0.6,1,1.5,2,2.5,3）系列样品的热释光谱
• 2Ga₂GeO₇:2%Tb³⁺样品的热释光充能实验'>    3.5.2 Sr₂Ga₂GeO₇:2%Tb³⁺样品的热释光充能实验
• 2Ga₂GeO₇:2%Tb³⁺样品的热清理实验'>    3.5.3 Sr₂Ga₂GeO₇:2%Tb³⁺样品的热清理实验
• 2Ga₂GeO₇:2%Tb³⁺样品的热释光释能实验'>    3.5.4 Sr₂Ga₂GeO₇:2%Tb³⁺样品的热释光释能实验
• 2Ga₂GeO₇:Tb³⁺余辉发光的机理研究'>  3.6 Sr₂Ga₂GeO₇:Tb³⁺余辉发光的机理研究
• 2Ga₂GeO₇:Tb³⁺的热稳定性研究'>  3.7 Sr₂Ga₂GeO₇:Tb³⁺的热稳定性研究
•   3.8 动态防伪发光图案的制作与防伪应用
•     3.8.1 动态防伪发光图案的制作流程
• 2Ga₂GeO₇:Tb³⁺荧光粉制作的发光图案及其在动态防伪方面的应用'>    3.8.2 基于Sr₂Ga₂GeO₇:Tb³⁺荧光粉制作的发光图案及其在动态防伪方面的应用
•   3.9 本章小结
• 2Ga₂GeO₇:Pr³⁺多色长余辉荧光粉的发光性能研究及动态防伪应用'>第四章 Sr₂Ga₂GeO₇:Pr³⁺多色长余辉荧光粉的发光性能研究及动态防伪应用
•   4.1 引言
•   4.2 实验
• 2Ga₂GeO₇:x%Pr³⁺ （x=0.2,0.6,1,1.5,2,2.5,3）系列样品的合成'>    4.2.1 Sr₂Ga₂GeO₇:x%Pr³⁺（x=0.2,0.6,1,1.5,2,2.5,3）系列样品的合成
• 2Ga₂GeO₇:Pr³⁺基发光柔性体的制备'>    4.2.2 Sr₂Ga₂GeO₇:Pr³⁺基发光柔性体的制备
• 2Ga₂GeO₇:Pr³⁺样品的物相分析和Pr³⁺的掺杂机理'>  4.3 Sr₂Ga₂GeO₇:Pr³⁺样品的物相分析和Pr³⁺的掺杂机理
•     4.3.1 物相分析
• 3+的掺杂机理'>    4.3.2 Pr³⁺的掺杂机理
• 2Ga₂GeO₇:Pr³⁺样品的光致发光和余辉性能的研究'>  4.4 Sr₂Ga₂GeO₇:Pr³⁺样品的光致发光和余辉性能的研究
• 2Ga₂GeO₇:Pr³⁺样品的多色光致发光性能研究'>    4.4.1 Sr₂Ga₂GeO₇:Pr³⁺样品的多色光致发光性能研究
• 2Ga₂GeO₇:Pr³⁺样品的多色余辉特性'>    4.4.2 Sr₂Ga₂GeO₇:Pr³⁺样品的多色余辉特性
• 2Ga₂GeO₇:Pr³⁺中的陷阱分析'>  4.5 Sr₂Ga₂GeO₇:Pr³⁺中的陷阱分析
• 2Ga₂GeO₇:x%Pr³⁺ （x=0.2,1,3）样品的热释光谱'>    4.5.1 Sr₂Ga₂GeO₇:x%Pr³⁺（x=0.2,1,3）样品的热释光谱
• 2Ga₂GeO₇:0.2%Pr³⁺的内部陷阱分布'>    4.5.2 Sr₂Ga₂GeO₇:0.2%Pr³⁺的内部陷阱分布
•   4.6 动态多色发光图案的制作与防伪应用
•     4.6.1 多色发光图像的制作
•     4.6.2 多色发光图案在动态防伪方面的应用
•   4.7 本章小结
• 第五章 结论与展望
•   5.1 结论
•   5.2 不足与展望
• 参考文献
• 在学期间的研究成果
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 吉丽萍

导师: 张稚雅,张加驰

关键词: 长余辉,光致发光,荧光粉,多色,动态防伪

来源: 兰州大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

专业: 物理学,有机化工

单位: 兰州大学

分类号: O482.31;TQ422

总页数: 65

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