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稀土掺杂氧化物纳米发光材料的制备与性能研究

作　者: 白海英
导　师: 刘桂霞
学　校: 长春理工大学
专　业: 无机化学
关键词: 均相沉淀法 水热法 溶胶-凝胶法 核壳 纳米发光材料 稀土氧化物 表面效应 浓度猝灭
分类号: TB383.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


稀土发光材料在平板显示、绿色照明、光通讯及激光器件等领域有着广泛应用。稀土氧化物是优良的发光基质材料；而且,稀土掺杂纳米发光材料表面包覆一层无掺杂的基质材料降低表面缺陷,对纳米材料的发光性能具有一定的改善。本文采用均相沉淀法、水热法和溶胶-凝胶法制备出了不同形貌的氧化物发光材料以及表面包覆基质的发光材料。获得了一些有意义的研究结果：1.采用均相沉淀法成功的合成出均匀球形的Gd2O3:Eu3+发光材料和不同壳层厚度的Gd2O3:Eu3+@Y2O3核-壳结构的发光材料,重点研究了Gd2O3:Eu3+表面包覆不同厚度的基质Y203后对发光性的影响,发现当核层与壳层的厚度比R=4：1时的发光强度比未包覆的Gd2O3:Eu3+增强,认为核-壳型样品降低了纳米Gd2O3:Eu3+表面效应给发光强度带来的负面影响。2.采用均相沉淀法成功的合成出了不同Eu3+掺杂浓度的球形Y2O3:Eu3+发光材料和不同掺杂浓度的Y203:Eu3+@Gd203核壳结构发光材料。荧光光谱表明：Y2O3:Eu3+球形颗粒的表面包覆基质Gd2O3后,发光强度比未包覆的Y2O3:Eu3+增强,核壳结构粒子和单一粒子发光强度的差别与Eu3+离子的猝灭浓度有关。3.采用水热法制备出了球形的YVO4:Eu3+发光材料,并用该法在其表面包覆基质材料GdVO4,形成核壳结构的YVO4:Eu3+@GdVO4发光材料。荧光光谱表明,YVO4:Eu3+表面包覆GdVO4之后,发射光强度比未包覆的YVO4:Eu3+曾强。4.(1)利用溶胶-凝胶法制备出了表面光滑的GdVO4:Eu3+粒子以及核壳结构的GdVO4:Eu3+@GdVO4发光材料。包覆前直径约310nm,包覆层厚度约45nm左右。(2)采用水热法制备出了三明治结构的GdVO4:Eu3+以及核壳结构的GdVO4:Eu3+ @YVO4发光材料,包覆前直径约310nm,厚度约110nm左右。包覆层厚度为10nm。荧光光谱表明：以上两种方法制备出的核壳结构的GdVO4:Eu3+@LnVO4 (Ln=Gd,Y)发光强度比未包覆的增强。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-6
目录  6-9
第一章 绪论  9-28
  §1.1 发光概述  9-13
    1.1.1 发光的基本原理  9
    1.1.2 稀土离子的能级和发光特性  9-12
    1.1.3 稀土离子的能量传递  12-13
  §1.2 稀土纳米发光材料的制备方法  13-21
    1.2.1 沉淀法  14-15
    1.2.2 水热法  15-18
    1.2.3 溶胶-凝胶法  18-20
    1.2.4 微乳液法  20
    1.2.5 燃烧法  20
    1.2.6 其他制备方法  20-21
  §1.3 核壳结构的纳米发光材料  21-26
    1.3.1 以稀土磷酸盐为基质的核壳结构发光材料  21-23
    1.3.2 以稀土氟化物为基质的核壳结构发光材料  23-25
    1.3.3 以稀土氧化物为基质的核壳结构发光材料  25
    1.3.4 其他核壳结构的发光材料  25-26
  §1.4 本文研究的目的和意义  26-28
第二章 实验试剂、仪器及表征方法  28-30
  §2.1 主要实验试剂  28
  §2.2 实验仪器  28-29
  §2.3 表征方法  29-30
    2.3.1 X射线衍射(XRD)分析  29
    2.3.2 傅立叶变换红外光谱(FTIR)分析  29
    2.3.3 场发射环境扫描电子显微镜(FESEM)分析  29
    2.3.4 光电子能谱(XPS)分析  29
    2.3.5 荧光光谱分析  29-30
第三章 Gd_2O_3:Eu~(3+)和Gd_2O_3:Eu~(3+)@Y_2O_3发光材料的制备与发光性能  30-39
  §3.1 概述  30
  §3.2 实验部分  30-31
    3.2.1 Gd_2O_3:Eu~(3+)粒子的制备  30-31
    3.2.2 Gd_2O_3:Eu~(3+)@Y_2O_3复合粒子的制备  31
  §3.3 结果与讨论  31-38
    3.3.1 X射线衍射分析  31-32
    3.3.2 红外光谱分析  32
    3.3.3 扫描电镜分析  32-35
    3.3.4 光电子能谱分析  35-36
    3.3.5 荧光光谱分析  36-38
  §3.4 本章小结  38-39
第四章 Y_2O_3:Eu~(3+)和Y_2O_3:Eu~(3+)@Gd_2O_3发光材料的制备与表征  39-49
  §4.1 概述  39
  §4.2 实验部分  39-40
    4.2.1 不同掺杂浓度的Y_2O_3:Eu~(3+)的制备  39
    4.2.2 不同掺杂浓度的Y_2O_3:Eu~(3+)@Gd_2O_3的制备  39-40
  §4.3 结果与讨论  40-47
    4.3.1 X射线衍射分析  40
    4.3.2 红外光谱分析  40-41
    4.3.3 扫描电镜分析  41-44
    4.3.4 光电子能谱分析  44-45
    4.3.5 荧光光谱分析  45-47
  §4.4 本章小结  47-49
第五章 YVO_4:Eu~(3+)和YVO_4:Eu~(3+)@GdVO_4发光材料的制备与表征  49-57
  §5.1 概述  49
  §5.2 实验部分  49-50
    5.2.1 YVO_4:Eu~(3+)粒子的制备  49-50
    5.2.2 YVO_4:Eu~(3+)@GdVO_4复合粒子的制备  50
  §5.3 结果与讨论  50-56
    5.3.1 X射线衍射分析  50
    5.3.2 红外光谱分析  50-51
    5.3.3 扫描电镜分析  51-54
    5.3.4 光电子能谱分析  54
    5.3.5 荧光光谱分析  54-56
  §5.4 本章小结  56-57
第六章 GdVO_4:Eu~(3+)和GdVO_4:Eu~(3+)@LnVO_4(Ln=Gd,Y)发光材料的制备与表征  57-71
  §6.1 概述  57
  §6.2 溶胶-凝胶法制备GdVO_4:Eu~(3+)和GdVO_4:Eu~(3+)@GdVO_4发光材料  57-62
    6.2.1 实验部分  57-58
    6.2.2 结果与讨论  58-62
  §6.3 水热法制备GdVO_4:Eu~(3+)和GdVO_4:Eu~(3+)@YVO_4发光材料  62-70
    6.3.1 实验部分  62-63
    6.3.2 结果与讨论  63-70
  §6.4 本章小结  70-71
结论  71-73
致谢  73-74
参考文献  74-80
附录  80

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中图分类: > 工业技术 > 一般工业技术 > 工程材料学 > 特种结构材料
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