荧光银量子团簇掺杂硼酸盐玻璃制备与光谱学性能研究

论文摘要

类分子态的银量子团簇（[Agm]n﹢）,其由几个或十几个原子构成。在发光材料的实际应用中,会表现出像分子一样的离散电子态和依赖于团簇尺寸的荧光,因而可以通过调节银量子团簇[Agm]n﹢的尺寸,以实现其在可见光范围内的宽谱高效发射。所以银量子团簇[Agm]n+在白光照明、太阳能电池、生物传感等领域有着十分广阔的应用前景。使用硼酸盐玻璃网络结构来稳定[Agm]n﹢,可获得掺银离子硼酸盐无机发光玻璃,通过调控其组成与结构使其产生宽谱高效发射,有望在白光LED照明领域获得实际应用。目前,银量子团簇[Agm]n﹢的发光机理尚不明确,特别是过往研究中没有研发出近红橙色发光中心,因而现有的硼酸盐材料的发射光谱数据体现在色度图中,表现为离白光发射还有一定的距离。为此,本文从最简单的B203-Ag2O二元体系出发,探究出能使银量子团簇[Agm]n+大量出现并稳定存在,以及量子效率较高的Ag2O掺量,并以此为基础,通过向二元体系中掺杂网络改变体（Na20）、网络中间体（A12O3、ZnO）等措施,以找寻在可见光范围内拓宽发射光谱及提高量子效率的途径,研发出高效宽谱发射的银离子掺杂硼酸盐玻璃。本文主要开展了以下工作:（1）使用熔融淬冷法制备了B203-Ag2O玻璃,研究了Ag20掺杂含量对玻璃组成和玻璃网络结构的影响,以及三种不同的银发光中心（Ag﹢、[Ag2]2﹢和[Agm]n﹢）的形成规律及其光谱学性能的差异,最终获得最适宜的Ag20掺杂含量。（2）根据上述最适宜的Ag2O掺量,使用熔融淬冷法分别制备了B2O3-Ag2O-Na2O、B2O3-Ag2O-A12O3、B2O3-Ag2O-ZnO玻璃,研究了氧化物的种类及掺量对银离子掺杂硼酸盐玻璃的组成、结构、光谱学性能及量子效率的影响。（3）制备出了几种可见光波段内宽谱发射、高效的银离子掺杂硼酸盐玻璃。通过测试其量子效率及计算其色坐标值,验证了其应用于白光LED照明的可行性,为大功率白光LED照明器件积累了材料基础,提供了新的思路。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
•   1.1 引言
•   1.2 硼酸盐玻璃
•   1.3 各类氧化物对硼酸盐玻璃性能的影响
•     1.3.1 网络改变体对硼酸盐玻璃性能的影响
•     1.3.2 网络中间体对硼酸盐玻璃性能的影响
•   1.4 光致发光及其发光过程
•     1.4.1 发光材料
•     1.4.2 光致发光
•     1.4.3 光致发光过程
•   1.5 过渡金属离子光谱学基础
•   1.6 无机玻璃中各种含银发光中心的研究现状
• +）'>    1.6.1 银离子发光中心（Ag⁺）
• 2]²⁺)'>    1.6.2 银离子对发光中心([Ag₂]²⁺)
• m]ⁿ⁺)'>    1.6.3 银量子团簇发光中心([Ag_m]ⁿ⁺)
•     1.6.4 银纳米颗粒（AgNPs）
•   1.7 本文的工作
• 第二章 实验与测试技术
•   2.1 原料与设备
•     2.1.1 实验原料
•     2.1.2 实验设备
•   2.2 掺银离子硼酸盐玻璃的制备方法
•   2.3 掺银离子硼酸盐玻璃的性能表征
•     2.3.1 差热分析（DTA）
•     2.3.2 X射线衍射分析（XRD）
•     2.3.3 透射电子显微镜（TEM）
•     2.3.4 X射线光电子能谱（XPS）
•     2.3.5 荧光光谱（PL）
•     2.3.6 荧光衰减寿命（Decay）
•     2.3.7 量子效率（QY）
• 第三章 溶解度策略调控荧光银量子团簇的聚合度
•   3.1 引言
•   3.2 玻璃样品的制备
• 2O₃-xAg₂O玻璃的性能表征'>  3.3 （100-x）B₂O₃-xAg₂O玻璃的性能表征
• 2O₃-（15-x）Ag₂O-xNa₂O玻璃的性能表征'>  3.4 85B₂O₃-（15-x）Ag₂O-xNa₂O玻璃的性能表征
• 2O₃-15Ag₂O-xNa₂O玻璃的性能表征'>  3.5 （85-x）B₂O₃-15Ag₂O-xNa₂O玻璃的性能表征
•   3.6 本章小结
• 第四章 电荷平衡策略调控荧光银量子团簇的荷电量
•   4.1 引言
•   4.2 玻璃样品的制备
• 2O₃-（15-x）Ag₂O-xAl₂O₃玻璃的性能表征'>  4.3 85B₂O₃-（15-x）Ag₂O-xAl₂O₃玻璃的性能表征
• 2O₃-15Ag₂O-xAl₂O₃玻璃的性能表征'>  4.4 （85-x）B₂O₃-15Ag₂O-xAl₂O₃玻璃的性能表征
• 2O₃-（15-x）Ag₂O-xZnO玻璃的性能表征'>  4.5 85B₂O₃-（15-x）Ag₂O-xZnO玻璃的性能表征
• 2O₃-15Ag₂O-xZnO玻璃的性能表征'>  4.6 （85-x）B₂O₃-15Ag₂O-xZnO玻璃的性能表征
•   4.7 本章小结
• 第五章 多构型荧光银量子团簇掺杂白光玻璃性能优化
•   5.1 引言
•   5.2 玻璃样品的组分设计及制备
•   5.3 白光LED照明玻璃的性能表征
•   5.4 本章小结
• 第六章 结论与展望
•   6.1 结论
•   6.2 展望
• 参考文献
• 个人简历
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文与取得的其他研究成果

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 任志军

导师: 樊先平,乔旭升,顾小龙

关键词: 银量子团簇,硼酸盐玻璃,溶解度策略,电荷平衡策略,白光照明

来源: 浙江大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

专业: 物理学,无机化工

单位: 浙江大学

分类号: TQ171.734;O433

总页数: 86

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