稀土摻雜復合氧化物納米發(fā)光材料的制備與表征

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1、山東大學博士學位論文摘要納米發(fā)光材料明顯不同于體相發(fā)光材料的特性已經(jīng)成為近年來的熱點研究課題。含鋁、鋯復合氧化物具有良好的化學穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，是一類重要的光活性基質(zhì)材料。目前，制備含鋁、鋯復合氧化物的主要方法還是傳統(tǒng)的高溫固相反應法，采用濕化學法制各的報道并不多。因此，在本論文中，我們采用溶膠一凝膠燃燒法制備了不同激活離子摻雜的含鋁、鋯復合氧化物納米發(fā)光材料，并系統(tǒng)地研究了其發(fā)光特性，觀察到了一些新的發(fā)光現(xiàn)象。另外，還制備了稀土摻雜的介孔SrAl204和CaAl204納米顆粒，并進行了表征。在第一章中，我們對發(fā)光理論、稀土發(fā)光材料的發(fā)光機理、制備方法、表征手段及稀土納米發(fā)光材料的性能特

2、點等作了簡單的介紹，并對含鋁、鋯復合氧化物發(fā)光材料的研究現(xiàn)狀進行了總結(jié)。在第二章中，我們首次采用溶膠一凝膠燃燒法制備了CaAl204．BaAl204和SrAl204基納米晶長余輝發(fā)光材料，并在其中引入了稀土激活離子Ln3+(Ln；Eu、Dy、Nd、L幻，系統(tǒng)地研究了它們的光致發(fā)光性質(zhì)及基質(zhì)對稀土離子發(fā)光的影響。結(jié)果顯示，600℃低爐溫燃燒6min便可制備較純的CaAl204，BaAl204和SrAl204納米晶，分別為正交晶系，六方晶系和單斜晶系，共摻的稀土激活離子并未改變晶體結(jié)構。SrAl204：Eu2+，Dy3+，BaAl204：E．2+，Nd3+和CaAl20a：Eu2+，La3+

3、的發(fā)射光譜峰值分別為516nnl，500nlil和440nnl，對應發(fā)射光的顏色為黃．綠，藍．綠和藍．紫，相同的發(fā)光中心受晶體場的影響導致發(fā)射波長不同。我們認為，材料表現(xiàn)出長余輝特性的根源在于晶體中陷阱能級的存在。不同的共摻離子為Eu2+在不同的晶體結(jié)構中創(chuàng)造合適的陷阱能級，其余輝時間和陷阱能級中儲存的能量和電子數(shù)量有關；而余輝強度與電子從陷阱能級逃離的速度和能量傳遞的速度有關。實驗中我們所得產(chǎn)物的余輝時間約為7h，要略短于用固相燒結(jié)法所得產(chǎn)物的余輝時間。我們在沒有任何模板或有機添加劑輔助的情況下，利用超聲．燃燒法成功地制備出具有介孔結(jié)構的CaAl204：Eu2+，La3+長余輝納米發(fā)光

4、顆粒，并對其進行了表征。N2吸附．脫附等溫曲線中有一明顯的滯后環(huán)，這足以證明其介孔結(jié)構。介孔山東大學博士掌位論文CaAl204：Eu2+，Las+納米顆粒的比表面積為20．30m2／g。孔的形成，是由于在超聲過程中形成均勻膠粒并堆積，而在燃燒過程中失去水分所致。同樣地，在沒有任何模板或有機添加劑輔助的情況下，首次利用超聲．燃燒法和回流．燃燒法成功地制備出具有介孔結(jié)構的SrAl204：Eu2+，La3+長余輝納米發(fā)光顆粒，并對回流．燃燒法所得產(chǎn)物進行了表征。其比表面積為13．45m2／g?？椎男纬梢彩怯捎谠诨亓鬟^程中，堆積的膠粒間隙在燃燒過程中失去水分所致。在第三章中，我們首次采用檸檬酸鹽

5、溶膠一凝膠燃燒法制備了強紅光發(fā)射熒光材料Lio．9Y(o．9-x．y)Zro．102：Eux3+,Ry”(R=Ce，Bi，Dy)。其中Lio．9Y(o．9-x．y乒‰．102：Eux3+,Dy3+(x=0．02，y=0．016)的紅光發(fā)射強度與日本商用粉Y202S：Eu"(KaseiOptonixLtd．，Japan)基本相同，且當摻雜離子濃度較高時，試樣表現(xiàn)為全色發(fā)射。燃燒爐溫為800℃，遠遠低于固相燒結(jié)法的1200℃。由XRD的結(jié)果決定前驅(qū)體溶液中須加入過量10t001％的Li，因為隨著燃燒溫度的增加，Li的揮發(fā)量也增加。室溫下，產(chǎn)物表現(xiàn)出高顯色指數(shù)的紅光發(fā)射(激發(fā)波長395nm)。

6、周圍低的對稱性使得E礦的電子躍遷輻射的能級簡并度部分解除，提高發(fā)光強度，增強發(fā)光峰的劈裂程度，同時出現(xiàn)5Do一7Fl'2，3'4躍遷發(fā)射峰，其中三個5Do一7Fl發(fā)射峰，兩個5Do_7F2發(fā)射峰。Ce和Bi作為敏化劑被分別加入到體系中，使得Eu”的發(fā)光強度得到了很大提高，從發(fā)光測試的結(jié)果看分別提高了900％和600％。說明敏化劑和發(fā)光中心之間的能量傳遞是有效的。Lio．9Y(o．9-x-y)Zro．102：Eux3+,Dy”的發(fā)射光譜峰值仍位于613nnl處，且當Eu和Dv的濃度增加到一定程度后，Eu”的發(fā)光強度降低，但同時在藍光和綠光區(qū)域分別出現(xiàn)了發(fā)射峰，我們將其歸因子產(chǎn)物中Dy3+的

7、‰一6H13陀和Eu2+躍遷輻射。熒光顯微鏡照片顯示，呈現(xiàn)全光發(fā)射。我們采用檸檬酸鹽溶膠一凝膠燃燒法和后續(xù)熱處理兩步合成法制備了Ba2YZr05．5和Ba2YZr05．5．Eu納米晶，并對其結(jié)構和發(fā)光性質(zhì)進行了研究。結(jié)果顯示，800℃燃燒后，產(chǎn)物結(jié)晶性能不好，1100℃熱處理1h后，產(chǎn)物結(jié)晶性變好。Ba2YZr05．5屬立方鈣鈦礦結(jié)構，其晶胞為理想鈣鈦礦結(jié)構的兩倍。其發(fā)光峰位于468nn'l，514nm和637nm，分別屬于晶體的[