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溶剂热法制备的稀土掺杂磷酸盐发光性质研究

作　者: 卿冠兰
导　师: 任国仲
学　校: 湘潭大学
专　业: 微电子学与固体电子学
关键词: 纳米稀土磷酸盐发光材料溶剂热法
分类号: O482.31
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

在我们的日常生活中，稀土发光材料的应用随处可见。据有关资料统计，世界上新的发明专利中，与稀土有关的发明占到了专利总数的五分之一。稀土元素之所以被广泛的研究和应用，这是由于其独特的4f能级跃迁特性所决定的，独特的f-f、f-d能级跃迁使得其成为了一个巨大的发光宝库。在稀土化合物中，稀土磷酸盐为稀土元素在自然界中存在方式之一，其具有良好物理、化学稳定性，在紫外光激发下具有高的发光效率等特点而被广泛研究。当前对稀土磷酸盐研究的主要目的在于寻求制备出成本更低、发光效率更高、显色更好的荧光粉的新途径，因此利用新的纳米技术来制备稀土发光材料具有比较重要的意义。本文主要介绍了利用溶剂热法合成了LnPO₄:RE(Ln=La,Ce,Y;RE=Eu³⁺,Tb³⁺)纳米材料，然后利用XRD、TEM及荧光光谱仪对所制备的样品进行了表征。研究了Eu³⁺、Tb³⁺在LnPO₄:Tb³⁺（Ln=La,Ce,Y）三种基质中的发光特点及制备工艺不同时对Tb³⁺和Eu³⁺的发光性质的影响。主要内容可分为如下：1、利用溶剂热法，在190℃、恒温12h的条件下制备了LaPO₄，CePO₄，YPO₄·0.8H₂O纳米材料。利用X射线衍射仪和透射电镜对些样品进行了表征，其中LaPO₄，CePO₄为颗粒状，尺寸分别在10nm，2nm左右，YPO₄·0.8H₂O为棒状尺寸在11nm左右。当实验中加入磷酸根的摩尔质量增加到2mmol时，LaPO₄、YPO₄·0.8H₂O的粒径相对于1mmol时相应的变大，结晶性变得更好。2、选取La、Y、Ce的磷酸盐作为基质，分析了Tb³⁺在这些基质中的发光特性。并研究了合成过程中加入稀土离子与磷酸根摩尔比不同而导致LaPO₄:Tb³⁺、YPO₄·0.8H₂O: Tb³⁺发光性质的变化。以LaPO₄作为基质时，Tb³⁺在稀土离子与磷酸根的摩尔比为1:1所制备的样品中发绿光，而在摩尔比为1:2所制备的样品中发蓝光；以YPO₄·0.8H₂O作为基质时，Tb³⁺在摩尔比为1:1所制备的样品中的激发谱中只存在4f-5d自旋禁戒激发，而1:2所制备的样品中存在着4f-4f，4f-5d自旋允许激发；以CePO₄作为基质时，样品的激发谱存在着4f-4f，4f-5d自旋禁戒激发。3、分析了Eu³⁺在以LaPO₄为基质时的发光特点，并利J-O理论从Eu³⁺的发射光谱计算了它的光学跃迁强度参数。同时研究了实验中磷酸根摩尔质量改变时Eu³⁺发光性质的变化，当实验中加入稀土离子与磷酸根摩尔比为1:1时，样品中Eu³⁺特征激发和发射的谱线强度都非常强，具有良好的近紫外激发发光效率，它有望进一步改进成为近紫外激发红色荧光粉；而比值为1:2时，样品的发光效率较差。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章绪论  9-25
  1.1 纳米技术与纳米材料  9-14
    1.1.1 纳米技术的发展  9-10
    1.1.2 纳米技术研究领域  10
    1.1.3 纳米材料的性质  10-11
    1.1.4 纳米材料的制备方法  11-13
    1.1.5 纳米材料的应用  13-14
  1.2 稀土发光材料  14-21
    1.2.1 稀土发光材料的发展  15-16
    1.2.2 稀土发光材料的发光原理  16-18
    1.2.3 稀土元素的能级跃迁及跃迁选择定则  18
    1.2.4 稀土发光材料的优点  18-19
    1.2.5 纳米稀土发光材料的发光特性  19-20
    1.2.6 稀土发光材料的应用及分类  20-21
  1.3 稀土磷酸盐  21-24
    1.3.1 稀土磷酸盐的结构  21-23
    1.3.2 稀土磷酸盐发光材料的研究现状及发光性质  23-24
  1.4 本文研究的目的和意义  24-25
第2章 J-O 理论及实验  25-29
  2.1 J-O 理论  25-26
  2.2 纳米稀土磷酸盐发光材料的常用测试方法  26-27
  2.3 溶剂热合成 LnPO_4:Re(Ln=La,Ce,Y;Re=Eu~(3+),Tb~(3+))  27-29
第3章 LaPO_4:Tb~(3+)，YPO_4·0.8H_2O:Tb~(3+)，CePO_4:Tb~(3+)的表征及光学性质  29-38
  3.1 引言  29
  3.2 LaPO_4:Tb~(3+)，YPO_4·0.8H_2O:Tb~(3+)，CePO_4:Tb~(3+)的表征  29-32
  3.3 LaPO_4:Tb~(3+)的光学性质研究  32-34
  3.4 掺 Tb~(3+)的 YPO_4·0.8H_2O 光学性质研究  34-35
  3.5 CePO_4:Tb~(3+)的光学性质研究  35-36
  3.6 本章小结  36-38
第4章 LaPO_4: Eu~(3+)纳米材料的表征及光学性质  38-46
  4.1 引言  38
  4.2 LaPO_4: Eu~(3+)纳米材料的表征  38-40
  4.3 LaPO_4: Eu~(3+)纳米材料的光学性质研究  40-45
  4.4 小结  45-46
结论与展望  46-47
参考文献  47-55
致谢  55-56
个人简历、在学习期间发表的学术论文与研究成果  56

溶剂热法制备的稀土掺杂磷酸盐发光性质研究

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