均相沉淀法論文稀土摻雜氧化物納米發(fā)光材料的制備與性能研究(精)

1、均相沉淀法論文：稀土摻雜氧化物納米發(fā)光材料的制備與性能研究【中文摘要】稀土發(fā)光材料在平板顯示、綠色照明、光通訊及激 光器件等領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用。稀土氧化物是優(yōu)良的發(fā)光基質(zhì)材料；而且，稀土摻雜納米發(fā)光材料表面包覆一層無摻雜的基質(zhì)材料降低表面 缺陷,對納米材料的發(fā)光性能具有一定的改善。 本文采用均相沉淀法、 水熱法和溶膠-凝膠法制備出了不同形貌的氧化物發(fā)光材料以及表面 包覆基質(zhì)的發(fā)光材料。獲得了一些有意義的研究結(jié)果：1.采用均相沉 淀法成功的合成出均勻球形的 Gd2O3:Eu3 發(fā)光材料和不同殼層厚度 的 Gd2O3:Eu3+Y2O3-殼結(jié)構(gòu)的發(fā)光材料，重點(diǎn)研究了 Gd2O3:Eu3+ 表面包覆不同

2、厚度的基質(zhì) Y203后對發(fā)光性的影響，發(fā)現(xiàn)當(dāng)核層與殼 層的厚度比 R=4: 1 時的發(fā)光強(qiáng)度比未包覆的 Gd2O3:Eu3 增強(qiáng)，認(rèn)為 核-殼型樣品降低了納米 Gd2O3:Eu3 表面效應(yīng)給發(fā)光強(qiáng)度帶來的負(fù)面 影響。2.采用均相沉淀法成功的合成出了不同Eu3+摻雜濃度的球形 Y2O3:Eu3 發(fā)光材料和不同摻雜濃度的Y203:Eu3+Gd20 核殼結(jié)構(gòu)發(fā) 光材料。熒光光譜表明：Y 2O3:Eu3+求形顆粒的表面包覆基質(zhì) Gd2O3 后，發(fā)光強(qiáng)度比未包覆的 Y2O3:Eu3+f強(qiáng),核殼結(jié)構(gòu)粒子和單一粒子發(fā) 光強(qiáng)度的差別與 Eu3+離子的猝滅濃度有關(guān)。3.采用水熱法制備出了 球形的 YVO4:Eu

3、3 發(fā)光材料,并用該法在其表面包覆基質(zhì)材料GdVO4, 形成核殼結(jié)構(gòu)的 YVO4:Eu3+GdV 發(fā)光材料。熒光光譜表明,YVO4:Eu3+表面包覆 GdVO 之后,發(fā)射光強(qiáng)度比未包覆的YVO4:Eu3 曾強(qiáng)。4.（1）利用溶膠-凝膠法制備出了表面光滑的GdVO4:Eu3 粒子以及核殼結(jié)構(gòu)的 GdVO4:Eu3+GdVO 光材料。包覆 前直徑約 310nm 包覆層厚度約 45nm 左右。（2）采用水熱法制備出了 三明治結(jié)構(gòu)的 GdVO4:Eu3 以及核殼結(jié)構(gòu)的 GdVO4:Eu3+ YVO4 光材 料,包覆前直徑約 310nm,厚度約 110nm 左右。包覆層厚度為 10nm 熒 光光譜表明：

4、以上兩種方法制備出的核殼結(jié)構(gòu)的GdVO4:Eu3+L nV04（Ln二Gd, Y）發(fā)光強(qiáng)度比未包覆的增強(qiáng)?！居⑽恼?Rare earth lumin esce nee materials are widelyused in the fields of flat panel display, green lighting,optical com muni cati ons and laser devices. Rare earth oxides are excellentmatrixes for luminescent materials. Rare earth doped lumin es

5、ce nt nanomaterials coated with a layer of un doped matrix materials can reducesurface defects of nano materials, which would improve the photolu minesce nee properties. In this dissertati on, rare earth oxides lumi nesce neenano materials with different morphologies were synthesized withhomogeneous

6、 precipitati on, hydrothermal and sol-gel method. Somemeaningful results were obtained. The results were summarized asfollows:1. Un iform spherical Gd2O3:Eu3+ lumi nesce nee nano materialswith differe nt Eu3+ dop ing concen trati on and Gd2O3:Eu3+ Y2O3core-shell structural composite particles with d

7、iffere nt shell thick ness wereprepared by homoge neousprecipitati on method. Photolu min esce nee properties of Gd2O3:Eu3+ nanoparticles coati ng with differe nt thick ness of Y2O3host on the surfacewere mainly studied.It is found thatwhenthe coating thickness is suitable, that is Gd2O3:Eu3+/Y2O3 r

8、atio ofR=4:1, the lumin esce nee inten sities of core-shell particles are higher thanthat of the Gd2O3:Eu3+ core nano crystals, it is thought that the core-shellsamples decrease the n egative effects of nano particles on the lumi nescenee properties.2. Uni form spherical Y2O3:Eu3+ lumi nesce nee nan

9、omaterials and Y2O3:Eu3+Gd2O3 core-shell structural compositeparticles with differe nt Eu3+ dop ing concen trati on were prepared byhomoge neous precipitati on method. Photolu min esce nee properties showthat the luminescenee intensities of core-shell composite particles arehigher tha n that of the

10、Y2O3:Eu3+ core nano crystals. It is thought that theinten sity differe nee betwee n core-shell structure and un-coated nanoparticles was related to the que nchi ng concen trati on of Eu3+3. SphericalYVO4:Eu3+ lumi nesce nee nan oparticles and YV O4:Eu3+GdVO4core-shell structural composite particles

11、were syn thesized by hydrothermalmethod. Photolu min esce nee spectra show that the lumi nesce nee intensities of YVO4:Eu3+GdVO4 core-shell概述 9-131.1.1 發(fā)光的基本原理 91.1.2 稀土離子的能級和composite particles are higher than that of the YVO4:Eu3+core particles.4.(1) GdVO4:Eu3+and GdVO4:Eu3+GdVOminescenee material

12、s withsmooth surface were prepared by sol-gel method. The diameter ofun-coated sample is 310 nm, and the thick ness of coati ng layer is about45 n m.(2) San dwich structureGdVO4:Eu3+ and GdVO4:Eu3+ YVO4 core-shell structural particleswere prepared by hydrothermal method. The diameter of un-coatedsam

13、ples is 335 nm and the thickness is 110 nm. The thickness of coatinglayer is about 10 nm.Photoluminescence spectra show that the luminesce nce inten sities of core-shell GdVO4:Eu3+L nVO4 (Ln二Gd, Y)composite particles are higher than that of GdVO4:Eu3+?ore particlesfabricated by the above two methods

14、.【關(guān)鍵詞】均相沉淀法 水熱法溶膠-凝膠法核殼納米發(fā)光材 料稀土氧化物表面效應(yīng)濃度猝滅【英文關(guān)鍵詞】Homoge neous precipitatio nHydrothermal method Sol-gel Core-shelHumin esce nce nano materials Rare earth oxidesSurface effectConcen tratio n que nching【目錄】稀土摻雜氧化物納米發(fā)光材料的制備與性能研究摘要4-5 ABSTRACT 目錄 6-9 第一章緒論 9-28 1.1 發(fā)光發(fā)光特性 9-121.1.3 稀土離子的能量傳遞 12-13 1.2

15、稀土納米發(fā)光材料的制備方法 13-211.2.1 沉淀法 14-15122 水熱法 15-181.2.3 溶膠-凝膠法 18-201.2.4 微乳液法201.2.5 燃燒法 201.2.6 其他制備方法 20-21 1.3 核殼結(jié)構(gòu)的納米發(fā)光材料 21-261.3.1 以稀土磷酸鹽為基質(zhì)的核殼結(jié)構(gòu)發(fā)光材料 21-231.3.2 以稀土氟化物為基質(zhì)的核殼結(jié)構(gòu)發(fā)光材料 23-251.3.3 以稀土氧化物為基質(zhì)的核殼結(jié)構(gòu)發(fā)光材料251.3.4 其他核殼結(jié)構(gòu)的發(fā)光材料 25-26 1.4 本文研究的目的和意義 26-28 第二章實(shí)驗(yàn)試劑、儀器及表征方法28-30 2.1 主要實(shí)驗(yàn)試劑 28 2.2 實(shí)

16、驗(yàn)儀器 28-29 2.3 表征方法 29-302.3.1 X 射線衍射(XRD)分析 292.3.2 傅立葉變換紅外光譜(FTIR)分析 292.3.3 場發(fā)射環(huán)境掃描電子顯微鏡(FESEM)分析 292.3.4 光電子能譜(XPS)分析 29 2.3.5 熒光光譜分析29- 30第三章 Gd_2O_3:Eu(3+)和 Gd_2O_3:Eu(3+)Y_2O 役光材料的制備與發(fā)光性能 30-39 3.1 概述 30 3.2 實(shí)驗(yàn)部分30- 313.2.1 Gd_2O_3:Eu(3+)粒子的制備 30-313.2.2Gd_2O_3:Eu(3+)Y_2Oj 復(fù)合粒子的制備 31 3.3 結(jié)果與討論

17、31- 383.3.1 X 射線衍射分析 31-323.3.2 紅外光譜分析323.3.3 掃描電鏡分析 32-353.3.4 光電子能譜分析35-363.3.5 熒光光譜分析 36-38 3.4 本章小結(jié) 38-39第四章 Y_2O_3:Eu(3+)和 Y_2O_3:Eu(3+)Gd_2O_t光材料的制 備發(fā)光特性 9-121.1.3 稀土離子的能量傳遞 12-13 1.2 稀土與表征 39-49 4.1 概述 39 4.2 實(shí)驗(yàn)部分39-40421 不同摻雜濃度的 Y_2O_3:Eu(3+)的制備394.2.2 不同摻雜濃度的 Y_2O_3:Eu(3+)Gd_2O_3j 制備39-40 4

18、.3 結(jié)果與討論 40-474.3.1 X 射線衍射分析404.3.2 紅外光譜分析 40-414.3.3 掃描電鏡分析41-444.3.4 光電子能譜分析 44-454.3.5 熒光光譜分析45-47 4.4 本章小結(jié) 47-49 第五章 YVO_4:Eu(3+)和YVO_4:Eu(3+)GdVO 發(fā)光材料的制備與表征 49-57 5.1 概述49 5.2 實(shí)驗(yàn)部分 49-505.2.1 YVO_4:Eu(3+)粒子的制備49-505.2.2 YVO_4:Eu(3+)GdVO 復(fù)合粒子的制備 50 5.3結(jié)果與討論 50-565.3.1 X 射線衍射分析 505.3.2 紅外光譜分析 50-515.3.3 掃描電鏡分析 51-545.3.4 光電子能譜分析545.3.5 熒光光譜分析 54-56 5.4 本章小結(jié) 56-57 第六章 GdVO_4:Eu(3+)和 GdVO_4:Eu(3+)LnVO_4(Ln二Gd,發(fā)光材料的 制備與表征 57-71 6.1 概述 57 6.2 溶膠-凝膠法制備GdV