MgAl2O4粉体荧光催化性能及热处理研究

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镁铝尖晶石(MgAl2O4)是一种新型功能材料,其粉体在发光、催化和透明陶瓷制备等方面已具有广泛应用,因此对MgAl2O4粉体的制备工艺及荧光催化等性能进行详细地研究具有现实意义。本论文从改善MgAl2O4粉体分散性和均匀性入手,以MgSO4·7H2O和NH4Al(SO42·12H2O为原料,采用高温煅烧法制备了纯净MgAl2O4粉体和Cr3+/Eu3+掺杂MgAl2O4荧光粉,对合成粉体的光催化和发光性能进行了研究,并对烧结用尖晶石粉体性能随热处理的变化进行研究。主要结论如下:1.以高温煅烧法,在1100℃1200℃保温3 h条件下成功制得纯净MgAl2O4纳米粉体,晶粒尺寸5070 nm,无明显团聚现象,具有结晶完整的单相尖晶石结构;2.1150℃制得MgAl2O4粉体,在紫外光照2 h条件下,使10 mg/L甲基橙(MO)降解90%,归因于缺陷能级跃迁产生的电子-空穴对。O2和N2气氛退火过程去除MgAl2O4粉体表面吸附水且利于缺陷扩散,对MO的降解效果更加明显,分别为95%和98%;3.高温煅烧法,在1150℃成功制取Cr3+/Eu3+掺杂的镁铝尖晶石荧光粉。MgAl2-xO4:x Cr3+荧光粉在激发波长为557 nm时得到694 nm的红色发射光,对应于Cr3+(3d3)的自旋禁止跃迁2Eg→4A2g,荧光猝灭浓度高达3 mol%;MgAl2-xO4:x Eu3+荧光粉在激发波长为398 nm时得到620 nm的红色发射光,对应于Eu3+(f-f)的7F0→5L6跃迁,荧光猝灭浓度高达6 mol%;4.真空(10-3 Pa)热处理2 h后,MgAl2O4粉体表面能降低,团聚现象减少,烧结活性明显提高,两步烧结得到了透过率为6080%的大尺寸晶体。
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