Ge4Cr3掺杂ZnGa2O4的发光和催化性能研究.docx

广东工业大学硕士学位论文料。研究了样品的结构、光致发光、余辉发光、余辉衰减。XRD分析结果表明，所 广东工业大学硕士学位论文 料。研究了样品的结构、光致发光、余辉发光、余辉衰减。XRD分析结果表明，所 制的样品具有相似的结构，均为标准的立方尖晶石结构。样品的余辉发光图谱显示 ZnGa204的发射光谱与CP的吸收光谱有大面积的重叠。ZnGa204：Cr3+系列长余辉材 料分别在300nm、410nm、550nm处有三个主要的激发峰，其中用300nm的光激发样 品时，ZnGa204：Cr3+系列长余辉材料表现出最好的长余辉发光性能。尽管410nm和 550nm是Cp的有效吸收波长，但是用410nm的光激发样品时，样品的近红外发光强 度衰减的很快，用550nm的光激发样品时，样品几乎没表现出长余辉的发光性能。 在用ZnGa204基质吸收的光来激发样品时，随着Cp掺杂量的增加，CP近红外发光 与ZnGa204基质蓝色发光的强度比逐渐增大，并且ZnGa204基质的蓝光荧光寿命逐 渐变短。这是因为ZnGa204：Crs+系列长余辉材料的近红外继续发光来源于从ZnGa204 基质到发光中心C一的持续能量传递。 采用高温固相法合成了ZnGa204：x％Cr3+(0，0．1，O．3，0．5，O．7，1．0和1．5)系列长余辉 发光材料。分别用XRD图谱、扫描电镜(SEM)和激光粒度分析仪测试了样品的结 构、形貌以及粉体颗粒的大小。各种结果表明ZnGa204和ZnGa204：0．5％CP+样品的结 构相同、形貌相似、具有相近的颗粒大小。测量样品的光催化性能时发现ZnGa204： 0．5％Cra+样品的光催化性能比ZnGa204样品差很多，几乎没有光催化效果，在两种样 品结构、形貌、颗粒尺寸相似的前提下，我们从样品的缺陷能级方面讨论了两者光催 化性能的差异，分析可能是C，掺杂减少了ZnGa20。基质陷阱能级中俘获的光生载流 子数量。样品的光致发光谱、余辉衰减曲线、热释光谱的分析结果分别表明，CP掺 杂使得样品的直接发光强度变强、余辉衰减变快、陷阱能级中电子数减少。分析结果 与光催化性能测试结果一致，我们认为C一掺杂为ZnGa204基质引入了复合中心， 复合中心有利于光生电子和空穴的复合，所以直接发光强度变强、余辉衰减变快。更 多的光生电子和空穴在复合中心复合消失，只有少量的被陷阱束缚而延长寿命，光生 电子与氧气反应生成的超氧负离子和羟基自由基减少，样品的光催化性能降低。 关键词：ZnGa204；长余辉；缺陷能级；光催化；能量传递 II 万方数据 AbstractAB Abstract AB STRACT Persistent luminescent materials，which show long-persistent luminescence，are based the transient storage of energy in the form of trapped electrons and holes．This gives rise to a visible—light emission lasting for minutes hours by the slow release and radiative recombination of the charge carriers．As a type of wide band gap(4．5 eV)semiconductor， ZnGa204 phosphor has attracted enormous attentions due to its many possible applications for night vision display，field emission displays and electroluminescent devices due tO its chemically and mechanically stable structure，which may be sustained under harsh environments．Recently，ZnGa204 is also reported to exhibit excellent performance in water and air purification due to its high photocatalytic activity．The highly dispersed bottom of conduction band is considered to promote the mobility of photo—generated electrons and benefit the h