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上转换纳米多孔材料Y_2O_3：Er~（3+），Yb~（3+）的合成及发光性质的研究

作　者: 鲁启鹏
导　师: 侯延冰
学　校: 北京交通大学
专　业: 材料物理与化学
关键词: 上转换发光 纳米多孔材料 Y2O3:Er3+ Y2O3:Er3+,Yb3+ 水热法
分类号: O482.31
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


在最近几十年中,上转换发光材料由于在上转换激光器,激光通讯,三维显示,生物分子标记等领域内的诸多应用,成为人们研究的热点。而上转换发光材料Y2O3：Er3+,Yb3+具有较强的耐腐蚀性、对热稳定性,以及低声子能量、较高的上转换效率等诸多优点而受到人们的推崇。纳米多孔材料的结构特点决定了其拥有特殊的功能,并使材料在选择性吸附、催化、药物装载、传感器研制等许多领域有重要的应用价值。本文主要对Y2O3：Er3+和Y2O3：Er3+,Yb3+的合成及其上转换发光性质进行了深入探讨。其主要内容如下：利用水热以及热退火后处理的方法合成了纳米多孔结构的Y2O3：Er3+,并用X射线粉末衍射(XRD)以及场发射扫描电镜(FESEM)对材料的结构和形貌进行了表征。通过控制水热合成的时间以及后处理退火的温度,可以有效地控制所制备材料的孔径和均匀度。并在激光器激发下,对材料的上转换发光性质以及发光寿命进行了研究,发现具有较大孔径且孔的分布比较均匀的上转换材料发光强度较强,激发态寿命较长。通过对反应条件的优化,我们认为最佳的水热合成时间为6小时。提升退火温度可以有效提高上转换发光强度,并对其原因进行了初步分析。利用优化过的反应条件,在制备Y2O3：Er3+材料的基础上制备了双掺材料Y2O3：Er3+,Yb3+,并研究了不同Er3+和Yb3+的掺杂浓度对材料的上转换发光性质的。上转换发光发光强度和泵浦功率关系表明Y2O3：Er3+和Y2O3:Er3+,Yb3+的发光为双光子过程。根据单掺Er3+和双掺Er3+,Yb3+的上转换发光性质,我们对上转换发光的机理进行了讨论。

全文目录


致谢  5-6
中文摘要  6-7
ABSTRACT  7-10
第一章 文献综述  10-22
  1.1 稀土元素的特性  10-12
    1.1.1 稀土元素的物理性质  10-11
    1.1.2 稀土元素的化学性质  11
    1.1.3 稀土元素的光学性质  11-12
  1.2 上转化发光  12-17
    1.2.1 上转换发光的定义  12
    1.2.2 上转换发光的研究历史  12-14
    1.2.3 上转换发光的机制  14-17
    1.2.4 级数的判别  17
  1.3 上转化发光材料  17-18
  1.4 纳米材料简介  18-21
    1.4.1 定义  18-19
    1.4.2 纳米多孔材料  19-20
    1.4.3 纳米上转化发光材料的制备方法  20-21
  1.5 本论文的主要工作  21-22
第二章 Y_2O_3:Er~(3+)纳米多孔上转换材料的合成及其性质的研究  22-37
  2.1 引言  22
  2.2 实验  22-23
    2.2.1 试剂和仪器  22-23
    2.2.2 Y_2O_3:Er~(3+)上转换材料的合成  23
  2.3 结果与讨论  23-35
    2.3.1 XRD测试  23-26
    2.3.2 FESEM表征  26-29
    2.3.3 Y_2O_3:Er~(3+)的上转换发光光谱  29-30
    2.3.4 退火温度对样品上转换发光的影响  30-31
    2.3.5 水热反应时间对样品上转换发光性质的影响  31-34
    2.3.6 水热反应时间对材料的激发态寿命的影响  34-35
  2.4 本章小结  35-37
第三章 激活离子和敏化离子掺杂浓度对上转换发光性质的影响  37-48
  3.1 前言  37
  3.2 实验  37-47
    3.2.1 试剂和仪器  37-38
    3.2.2 Y_2O_3:Er~(3+),Y_2O_3:Er~(3+),Yb~(3+)上转换材料的合成  38
    3.2.3 Er~(3+)掺杂浓度与上转换发光强度的关系  38-40
    3.2.4 泵浦功率与Y_2O_3:Er~(3+)上转换发光强度的关系  40-41
    3.2.5 Y_2O_3:Er~(3+)上转换机理的分析  41-43
    3.2.6 敏化离子Yb~(3+)浓度对上转换发光的影响  43-44
    3.2.7 泵浦功率与Y_2O_3:Er~(3+),Yb~(3+)上转换发光强度的关系  44-45
    3.2.8 Y_2O_3:Er~(3+),Yb~(3+)上转换发光机理的分析  45-47
  3.3 结论  47-48
第四章 结论  48-49
参考文献  49-52
作者简历  52-54
学位论文数据集  54

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中图分类: > 数理科学和化学 > 物理学 > 固体物理学 > 固体性质 > 光学性质 > 发光学
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