氧化锗对亚铜离子激活硅酸盐玻璃发光性质影响的研究任务书

 2022-01-16 06:01

全文总字数:4509字

1. 毕业设计(论文)主要内容:

稀土是宝贵且不可再生的战略性资源,是许多高科技产品不可或缺的原材料。为了更有效地开发稀土元素的价值,近年来国内外围绕稀土替代材料进行了大量研究。其中,亚铜离子(Cu )因其具有紫外-可见发光效率高、地壳丰度高和价格低廉等优势而倍受关注,并成为极具潜力的稀土替代激活离子,用于开发新型的无稀土发光材料。特别地,与其它无机发光材料相比,荧光玻璃具有制造成本低廉、光学质量高、可实现大尺寸及特殊形状材料的批量制备等优点。因此,开发新型亚铜离子激活荧光玻璃已成为当前稀土替代发光材料的重要研究方向之一。

虽然,已有Cu 离子在磷酸盐、硼酸盐和高硅氧玻璃中的光致发光和辐照发光的报道,但前两种玻璃化学稳定性有限,而高硅氧玻璃的制备条件严苛。因此,它们在白光LED荧光体或荧光太阳能聚光器(LSC)等领域的实际应用受到了较大限制。并且,Cu能以Cu 、Cu2 和Cu0三种状态存在于玻璃中,所以在玻璃的制备过程中,需要采取特殊还原方法增加玻璃中低价态的Cu 的比例,同时减少高价态的Cu2 和被还原过度的Cu0,以增强荧光玻璃的发光效率。此外,来自主族元素Cu 的辐射跃迁,主要来自其外层电子间部分允许跃迁,受离子周围配位环境的影响很大。但与稀土离子相比,Cu 发光中心在玻璃中的发光研究还比较有限,仍需要大量的实验研究,以探索揭示玻璃组成及熔制的还原条件对它们在玻璃中发光性质的影响规律。

针对以上背景,本课题拟选择化学稳定性优良的硅酸盐玻璃作为母体玻璃,并利用新近发现的Si3N4还原效应,以提高玻璃中的Cu 中心浓度,进一步增强其发光效率。并通过研究“混合网络形成体效应”、对发光性质和物化性能的影响,获得基于上述思路的新型Cu 激活硅酸盐荧光玻璃发光性质随组成的演变规律和优化方法,并加深对Cu 激活中心的在紫外光激发下的可见发光机理的理解。

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2. 毕业设计(论文)主要任务及要求

1.查阅不少于15篇的参考文献(其中近5年英文文献不少于3篇),了解选题与社会、健康、安全、成本以及环境等因素的关系,完成开题报告;

2. 掌握玻璃配合料的计算方法,掌握采用熔融-淬冷法制备硅酸盐玻璃的方法,并制备不少于15个具备可见发光的玻璃样品;

3. 掌握玻璃物化性能与光学性能的表征方法;

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3. 毕业设计(论文)完成任务的计划与安排

第1-4周:查阅相关文献资料,完成英文翻译。明确研究内容,了解研究所需原料、仪器和设备。了解选题与社会、健康、安全、成本以及环境等因素的关系,确定技术方案,并完成开题报告。

第5-8周:按照设计方案,制备亚铜离子激活硅酸盐玻璃的方法,并获得各体系中较优的氧化锗含量。

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4. 主要参考文献

[1] Jiménez J A. Absorption SpectroscopyAnalysis of Calcium–Phosphate Glasses Highly Doped with Monovalent Copper[J].ChemPhysChem, 2016, 17.

[2] Gómez S, Urra I , Valiente R , et al. Spectroscopic studyof Cu2 /Cu doubly doped and highly transmitting glassesfor solar spectral transformation[J]. Solar Energy Materials Solar Cells,2011, 95(8):2018-2022.

[3] Jiménez J A. Emission properties and temperaturedependence of Cu luminescence in the CaO–CaF2–P2O5 ternary glass system co-doped with CuO and SnO[J]. Journal of Physics andChemistry of Solids, 2015, 85:212-217.

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