稀土纳米氟化物的制备及其发光性质的研究

论文摘要

本文采用了不同的化学方法合成了不同体系的荧光材料,并对其性质进行了表征。主要研究内容如下:（1）我们利用微乳液法合成了直径大约为2 nm的YF3:Ln3+（Ln =Yb/Tm和Eu）纳米须,对纳米须的生长机制进行了探索。研究了样品的形貌和尺寸对发光性质的影响。（2）用水热法合成了NaYF4:Yb3+/Tm3+微米晶。在980 nm激发下,首次观察到了3P2→3H6和3P2→<sup>3F4上转换发射。与1I6和1D2能级的发射相比,1G4→3H6和3H4→3H6发射几乎消失了。Tm3+浓度对上转换发射强度影响的研究表明1G4→3H6和3H4→3H6发射的消失是由高Tm3+浓度下有效的交叉驰豫1G4+3H4→3F4+1D2(Tm3+)造成的。此外,上转换过程所吸收的激光光子数（n）在不同激发功率范围内复杂地变化。理论分析表明这种现象是由不同的上转换机制和高激发功率下的热效应造成的。（3）用溶剂热法合成了不同相的NaYF4:Ln3+（Ln =Yb/Tm和Eu）微米晶,并研究了其荧光性质。在NaYF4:Eu3+微米晶的激发光谱中,立方样品的最强激发峰在409 nm,而六角样品的最强激发峰在393 nm。对于NaYF4:Yb3+/Tm3+微米晶,六角样品的紫外发射远远大于立方样品的紫外发射。（4）首次在立方NaYF4:Yb3+/Er3+微米晶中发现了四光子过程。（5）用微波辅助微乳液法合成了YF3:Yb3+/Er3+纳米晶。在980 nm激发下,首次观察到了318 nm发射。与具有相同化学成分的体材料相比,纳米材料的紫色/紫外上转换荧光明显增强。我们用Tm3+做结构探针,发现纳米材料中紫色/紫外上转换增强现象与J-O参数Ω2有关。（6）首次合成了BaSiF6:Yb3+/Tm3+纳米棒,并研究了其上转换荧光性质。（7）我们成功的合成了水溶性的YVO4:Ln3+（Ln = Ce, Dy, Eu, and Sm）和YVO4:Ln3+/Ba2+纳米晶。与YVO4:Ln3+纳米晶的发射相比,YVO4:Ln3+/Ba2+纳米晶的发射大大增强了。

论文目录

• 内容提要
• 第一章 引言
• 1.1 纳米技术及纳米材料简介
• 1.2 纳米材料的特殊性质
• 1.2.1 小尺寸效应
• 1.2.2 表面效应
• 1.2.3 量子尺寸效应
• 1.2.4 宏观量子隧道效应
• 1.2.5 介电限域效应
• 1.3 纳米材料的发展
• 1.4 纳米材料的合成方法
• 1.5 纳米材料的研究方法
• 1.5.1 电子显微镜法
• 1.5.2 拉曼散射方法
• 1.5.3 X-射线方法（谢乐公式）
• 1.6 稀土元素的发光性质与光谱理论
• 1.6.1 稀土元素的主要物理化学性质
• 1.6.2 三价稀土离子的能级和跃迁
• n组态的能级结构'>1.6.2.1 三价稀土离子的基态光谱支项和4fⁿ组态的能级结构
• 1.6.2.2 稀土离子电偶极跃迁的Judd-Ofelt 理论
• 1.6.3 光谱测量方法
• 1.6.3.1 吸收光谱和发射光谱
• 1.6.3.2 激光选择激发
• 1.6.3.3 衰减时间和时间分辨光谱
• 1.7 本论文的工作内容及研究意义
• 3:Ln³⁺纳米晶的可控合成及其发光性质研究'>第二章 不同形貌YF₃:Ln³⁺纳米晶的可控合成及其发光性质研究
• 3:Ln³⁺纳米捆的微乳液合成，生长机理及其发光性质研究'>2.1 YF₃:Ln³⁺纳米捆的微乳液合成，生长机理及其发光性质研究
• 2.1.1 样品的合成与测试
• 2.1.2 样品的结构组成及形貌表征
• 3 纳米须的形成机制'>2.1.3 YF₃纳米须的形成机制
• 2.1.3.1 初始纳米粒子的形成
• 2.1.3.2 初始纳米粒子进一步团聚
• 3:Yb³⁺/Tm³⁺纳米捆的发光性质'>2.1.3.3 YF₃:Yb³⁺/Tm³⁺纳米捆的发光性质
• 3:Eu³⁺纳米捆的发光性质'>2.1.3.4 YF₃:Eu³⁺纳米捆的发光性质
• 3:Ln³⁺八面体纳米晶的合成及其上转换发光性质研究'>2.2 YF₃:Ln³⁺八面体纳米晶的合成及其上转换发光性质研究
• 2.2.1 样品的合成
• 2.2.2 样品结构组成及形貌表征
• 2.2.3 样品发光性质研究
• 3:Yb³⁺/Er³⁺纳米晶紫外上转换发射'>2.3 YF₃:Yb³⁺/Er³⁺纳米晶紫外上转换发射
• 2.3.1 样品的合成
• 2.3.2 样品结构组成及形貌表征
• 2.3.3 样品发光性质研究
• 2.3.3.1 上转换光谱分析
• 2.3.3.2 J-O 理论分析
• 2.4 本章小结
• 4: Ln³⁺微米晶的合成及其发光性质研究'>第三章 NaYF₄: Ln³⁺微米晶的合成及其发光性质研究
• 4: Yb³⁺/Tm³⁺微米晶的水热合成及其发光性质研究'>3.1 NaYF₄: Yb³⁺/Tm³⁺微米晶的水热合成及其发光性质研究
• 4: Yb³⁺/Tm³⁺微米晶的制备'>3.1.1 NaYF₄: Yb³⁺/Tm³⁺微米晶的制备
• 3.1.2 样品结构组成及形貌表征
• 3.1.3 样品发光性质研究
• 3.1.3.1 上转换光谱
• 3.1.3.2 上转换发射与激发功率的关系
• 3.1.3.3 上转换机制的探讨
• 3.1.3.4 饱和效应
• 3.1.3.5 高激发功率下的交叉驰豫过程和热效应
• 4:Ln³⁺微米晶的溶剂热合成及其发光性质研究'>3.2 NaYF₄:Ln³⁺微米晶的溶剂热合成及其发光性质研究
• 4:Ln³⁺微米晶的制备'>3.2.1 NaYF₄:Ln³⁺微米晶的制备
• 3.2.2 样品结构组成及形貌表征
• 3.2.3 样品发光性质研究
• 4: Eu³⁺微米晶的发光性质'>3.2.3.1 NaYF₄: Eu³⁺微米晶的发光性质
• 4: Yb³⁺/Tm³⁺微米晶的上转换光谱'>3.2.3.2 NaYF₄: Yb³⁺/Tm³⁺微米晶的上转换光谱
• 4:Yb³⁺/Er³⁺微米晶的水热合成及其发光性质研究'>3.3 立方 NaYF₄:Yb³⁺/Er³⁺微米晶的水热合成及其发光性质研究
• 4:Yb/Er³⁺微米晶的制备'>3.3.1 NaYF₄:Yb/Er³⁺微米晶的制备
• 3.3.2 样品结构组成及形貌表征
• 4:Yb/Er³⁺微米晶的上转换光谱'>3.3.3 NaYF₄:Yb/Er³⁺微米晶的上转换光谱
• 3.4 本章小结
• 3+掺杂的Y（OH）₃、NH₄Y₃F₁₀和YF₃纳米晶的合成及其发光性质研究'>第四章 Er³⁺掺杂的Y（OH）₃、NH₄Y₃F₁₀和YF₃纳米晶的合成及其发光性质研究
• 4.1 样品的制备
• 3:Er³⁺纳米线的制备'>4.1.1 Y（OH）₃:Er³⁺纳米线的制备
• 4Y₃F₁₀:Er³⁺纳米晶的制备'>4.1.2 NH₄Y₃F₁₀:Er³⁺纳米晶的制备
• 3:Er³⁺纳米晶的制备'>4.1.3 YF₃:Er³⁺纳米晶的制备
• 4.2 样品结构组成及形貌表征
• 4.3 样品发光性质研究
• 4.4 本章小结
• 6:Yb³⁺/Tm³⁺纳米棒的合成及其发光性质研究'>第五章 BaSiF₆:Yb³⁺/Tm³⁺纳米棒的合成及其发光性质研究
• 6:Yb³⁺/Tm³⁺纳米棒的制备'>5.1 BaSiF₆:Yb³⁺/Tm³⁺纳米棒的制备
• 5.2 样品结构组成及形貌表征
• 5.3 样品发光性质研究
• 5.4 本章小结
• 4:Ln³⁺/Ba²⁺纳米晶的合成及其发光性质研究'>第六章 水溶性YVO₄:Ln³⁺/Ba²⁺纳米晶的合成及其发光性质研究
• 6.1 样品合成
• 6.2 样品结构组成及形貌表征
• 6.3 样品发光性质研究
• 6.4 本章结论
• 第七章 结论与展望
• 7.1 结论
• 7.2 展望
• 参考文献
• 作者简历
• 致谢
• 摘要
• Abstract