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静电纺丝技术制备稀土离子掺杂GGG低维纳米材料与表征

作　者: 刘莹
导　师: 董相廷
学　校: 长春理工大学
专　业: 无机化学
关键词: 静电纺丝低维纳米材料纳米纤维纳米带 GGG 发光材料稀土离子
分类号: TB383.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 76次
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内容摘要

低维纳米材料作为器件和材料的基本构成单元对集成电路和功能性元件的构筑将起到十分重要的作用,其制备和加工是纳米技术领域的重要组成部分。静电纺丝技术因其高效、操作简单等优点,近年来已成为制备无机氧化物低维纳米材料的重要方法之一。钆镓石榴石(GGG)本身具有的良好性能使其成为重要的激光工作物质的基质材料,稀土离子掺杂GGG的纳米发光材料也受到人们的广泛关注。因此,采用静电纺丝技术制备稀土离子掺杂GGG低维纳米发光材料将是一个有意义、重要的研究课题。本文中以聚乙烯吡咯烷酮和金属硝酸盐为前驱体,通过溶胶-凝胶过程制备出具有一定粘度的前驱体溶胶,并采用静电纺丝技术制备了PVP/硝酸盐复合纤维及复合纳米带,经过热处理得到了GGG、GGG:Eu3+、GGG:Tb3+、GGG:Nd3+、GGG:Er3+ GGG:Yb3+/Er3+纳米纤维及多孔纳米带,采用TG-DTA、XRD、FTIR、FESEM、TEM和荧光光谱等技术对样品进行了表征。结果表明,所制备的稀土离子掺杂的GGG纳米纤维尺寸均一,彼此没有交联,纤维直径平均为60-100 nm,长度大于100μm。所制备的稀土离子掺杂的GGG纳米带为多孔结构,宽厚比大,平均带宽1-5μm,厚度约30-80nm,长度大于500μm。获得了一些有意义的研究结果,为进一步深入研究稀土离子掺杂的GGG发光或者上转换发光低维纳米材料的性质奠定了一定的基础。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-6
目录  6-9
第一章绪论  9-24
  1.1 低维纳米材料概况  9-14
    1.1.1 纳米材料的涵义  9-10
    1.1.2 纳米材料的分类  10
    1.1.3 纳米材料的特殊性质  10-11
    1.1.4 典型的低维纳米材料及其制备方法  11-14
  1.2 钆镓石榴石(GGG)型化合物  14-18
    1.2.1 钆镓石榴石的结构与性能  14-16
    1.2.2 GGG低维纳米材料的制备方法与性质研究  16-18
  1.3 静电纺丝技术  18-21
    1.3.1 静电纺丝技术的基本原理  18-19
    1.3.2 静电纺丝技术的影响因素  19-20
    1.3.3 静电纺丝技术制备纳米纤维的研究进展  20-21
    1.3.4 静电纺丝技术的发展前景与展望  21
  1.4 纳米稀土发光材料  21-23
    1.4.1 纳米稀土发光材料的性能研究  22
    1.4.2 纳米稀土发光材料的展望与应用前景  22-23
  1.5 本文研究的目的和意义  23-24
第二章实验试剂、仪器及表征方法  24-26
  2.1 主要实验试剂  24
  2.2 实验仪器  24
  2.3 表征方法  24-26
    2.3.1 生物显微镜分析  24
    2.3.2 差热-热重(TG-DTA)分析  24-25
    2.3.3 X射线衍射(XRD)分析  25
    2.3.4 红外光谱(FTIR)分析  25
    2.3.5 场发射环境扫描电子显微镜(FESEM)分析  25
    2.3.6 透射电子显微镜(TEM)分析  25
    2.3.7 荧光分谱分析  25-26
第三章 GGG纳米纤维的制备与表征  26-39
  3.1 概述  26
  3.2 实验部分  26-27
    3.2.1 前驱体溶胶的制备  26
    3.2.2 静电纺丝技术制备复合纤维  26
    3.2.3 GGG纳米纤维的制备  26-27
  3.3 结果与讨论  27-37
    3.3.1 优化制备条件  27-32
    3.3.2 热分析  32
    3.3.3 X射线衍射分析  32-33
    3.3.4 红外光谱分析  33-34
    3.3.5 扫描电镜和能量色散谱分析  34-36
    3.3.6 GGG纳米纤维的形成机理  36-37
  3.4 本章小结  37-39
第四章 GGG:RE~(3+)(RE=Eu,Tb,Nd)发光纳米纤维的制备与表征  39-61
  4.1 概述  39
  4.2 GGG:Eu~(3+)发光纳米纤维的制备与表征  39-47
    4.2.1 实验部分  39-40
    4.2.2 结果与讨论  40-46
    4.2.3 小结  46-47
  4.3 GGG:Tb~(3+)发光纳米纤维的制备与表征  47-54
    4.3.1 实验部分  47
    4.3.2 结果与讨论  47-54
    4.3.3 小结  54
  4.4 GGG:Nd~(3+)发光纳米纤维的制备与表征  54-61
    4.4.1 实验部分  54-55
    4.4.2 结果与讨论  55-60
    4.4.3 小结  60-61
第五章 GGG:RE~(3+)(RE=Er,Yb/Er)上转换发光纳米纤维的制备与表征  61-77
  5.1 概述  61
  5.2 GGG:Er~(3+)上转换发光纳米纤维的制备与表征  61-69
    5.2.1 实验部分  61-62
    5.2.2 结果与讨论  62-68
    5.2.3 小结  68-69
  5.3 GGG:Yb~(3+)/Er~(3+)上转换发光纳米纤维的制备与表征  69-77
    5.3.1 实验部分  69
    5.3.2 结果与讨论  69-76
    5.3.3 小结  76-77
第六章 GGG多孔纳米带的制备与表征  77-84
  6.1 概述  77
  6.2 实验部分  77-78
    6.2.1 前驱体溶胶的制备  77
    6.2.2 静电纺丝技术制备复合纳米带  77
    6.2.3 GGG多孔纳米带的制备  77-78
  6.3 结果与讨论  78-83
    6.3.1 热分析  78-79
    6.3.2 X射线衍射分析  79
    6.3.3 红外光谱分析  79-80
    6.3.4 扫描电镜和能量色散谱分析  80-82
    6.3.5 GGG多孔纳米带的形成机理  82-83
  6.4 本章小结  83-84
第七章 GGG:RE~(3+)(RE=Eu,Tb,Nd)多孔发光纳米带的制备与表征  84-100
  7.1 概述  84
  7.2 GGG:Eu~(3+)多孔发光纳米带的制备与表征  84-90
    7.2.1 实验部分  84
    7.2.2 结果与讨论  84-90
    7.2.3 小结  90
  7.3 GGG:b~(3+)多孔发光纳米带的制备与表征  90-95
    7.3.1 实验部分  90
    7.3.2 结果与讨论  90-95
    7.3.3 小结  95
  7.4 GGG:Nd~(3+)多孔发光纳米带的制备与表征  95-100
    7.4.1 实验部分  95
    7.4.2 结果与讨论  95-99
    7.4.3 小结  99-100
第八章 GGG:RE~(3+)(RE=Er,Yb/Er)多孔上转换发光纳米带的制备与表征  100-112
  8.1 概述  100
  8.2 GGG:Er~(3+)多孔上转换发光纳米带的制备与表征  100-105
    8.2.1 实验部分  100
    8.2.2 结果与讨论  100-105
    8.2.3 小结  105
  8.3 GGG:Yb~(3+)/Er~(3+)多孔上转换发光纳米带的制备与表征  105-112
    8.3.1 实验部分  105-106
    8.3.2 结果与讨论  106-110
    8.3.3 本节小结  110-112
结论  112-114
致谢  114-115
参考文献  115-118
附录  118

静电纺丝技术制备稀土离子掺杂GGG低维纳米材料与表征

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