论文题目: 纳米稀土钒酸盐、磷酸盐发光材料的合成及性质研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 物理化学
作者: 张洪武
导师: 辛勤,牛淑云
关键词: 纳米发光材料,稀土,钒酸盐,稀土,磷酸盐,纳米线,荧光光谱分析指认,发光机理
文献来源: 中国科学院研究生院（大连化学物理研究所）
发表年度: 2005
论文摘要: 以稀土钒酸盐、磷酸盐为基质的纳米发光材料在紫外光以及真空紫外光激发下具有很好的发光性质,而且在恶劣工作环境下具有很好的稳定性,因而具有广泛的应用前景。本论文采用Pechini 溶胶-凝胶法以及改进了的高分子法合成出了结晶性很好的球形稀土钒酸盐（YVO4:Eu）纳米颗粒,平均直径在20nm 左右,分布比较均匀。通过荧光光谱等手段测试表明,该粉体的发光性能很好。同时,在总结前两种改进方法的基础上,自行设计了一个反应模型,对所采用的制备方法做进一步的改进,并用实验结果进行了验证。在此理论的指导下制备出了分散性与发光性能都很好的荧光粉体。对纳米级YVO4:Eu 样品进行光谱研究发现:与大颗粒的粉体相比,由于量子尺寸效应的影响,纳米级YVO4:Eu的红外光谱发生明显的蓝移,而其发射光谱以及激发光谱未发生显著变化。在对Tm3+的能级结构及发光机理进行了初步探讨的基础上,合成了YVO4:Tmx,Dy1-x发光粉体,并通过调节Tm3+/Dy3+的比例而实现了发射白光的目的。采用水热法分别合成了六方相和单斜相的CePO4纳米线和CePO4:Dy纳米线,研究了发光性质,分析了不同相的发光性质差异的原因。同时重点讨论了CePO4基质中Ce3+离子对Dy3+离子的敏化作用机理,同时考察了不同相的CePO4基质中Dy3+离子的发光。采用Pechini 溶胶-凝胶法和水热法制备出球形LaPO4:Tm纳米颗粒和LaPO4:Tm纳米线,比较了不同形状及不同相的LaPO4:Tm的发光性质,并对LaPO4:Tm的发光机理进行了探讨。
论文目录:
第一章 文献综述
1.1 引言
1.2 无机固体发光材料
1.2.1 固体发光的基本原理
1.2.2 发光的主要特征
1.2.2.1 发射光谱和激发光谱
1.2.2.2 发光强度
1.2.2.3 发光持续时间
1.2.2.4 发光过程中的能量传递
1.3 无机发光材料的研究概况
1.3.1 钒酸盐体系
1.3.1.1 钒酸盐发光材料作为阴极射线发光材料的应用
1.3.1.2 稀土钒酸盐发光材料在高压汞灯中的应用
1.3.1.3 以稀土钒酸盐为基质发光材料在X射线增感屏中的应用
1.3.2 磷酸盐体系
1.3.3 无机发光材料的合成
1.4 纳米发光材料
1.4.1 纳米稀土发光材料的研究概况
1.5 以钒酸盐为基质的纳米稀土发光材料的研究
1.5.1 不同结构的纳米钒酸盐对其发光的影响
1.5.1.1 稀土正钒酸盐的结构及其对发光的影响
1.5.1.2 复合稀土钒酸盐的结构以及对发光的影响
1.5.1.3 纳米稀土钒酸盐与激活离子之间的能量传递方式
1.5.2 纳米稀土钒酸盐发光材料目前的应用
1.5.3 纳米级钒酸盐发光粉体的制备
1.5.3.1 水热合成钒酸盐
1.5.3.2 微乳法制备纳米级YVO_4
1.5.3.3 水解胶体反应法(HCR)制备YVO_4:Eu
1.5.3.4 用柠檬酸钠作络合剂制备稳定的YVO_4:Eu胶体
1.5.3.5 采用Pechini胶体法制备YVO_4:Ln薄膜
1.5.3.6 微波快速反应法制备粒径可控的YVO_4粉体
1.6 纳米稀土磷酸盐发光材料的研究
1.6.1 磷酸盐基质与激活离子之间的能量传递
1.6.2 磷酸盐发光材料的制备
1.6.2.1 沉淀法制备稀土磷酸盐发光材料
1.6.2.2 溶胶-凝胶法制备稀土磷酸盐发光材料
1.6.2.3 水热法合成纳米线磷酸盐发光材料
1.7 本论文的工作思路及主要内容
参考文献
第二章 实验部分
2.1 实验中所用的试剂和药品
2.2 纳米发光粉体的表征方法
2.2.1 X射线衍射(XRD)
2.2.2 傅里叶红外光谱(FTIR)
2.2.3 透射电镜(TEM)以及扫描电镜(SEM)分析
2.2.4 紫外-可见-红外区吸收光谱(UV-Vis-IR)
2.2.5 纳米粉体的粒度分析
2.2.5.1 X射线宽化法(谢乐公式)
2.2.5.2 激光粒度散射法(光子相关光谱法)
2.2.6 发光粉体的发光性质分析
2.2.6.1 室温荧光光谱(298K)
2.2.6.2 低温荧光光谱的测试
2.2.6.3 发光粉体的量子效率的测试
2.2.6.4 用Eu~(3+)离子为探针研究纳米粉体结构的变化
2.2.6.5 发光粉体的色度坐标测试
参考文献
第三章 以钒酸盐为基质的纳米级发光材料的制备方法的研究
3.1 Pechini溶胶-凝胶法
3.1.1 实验部分
3.1.2 Pechini溶胶凝胶法制备的YVO_4:Eu粉体性能的评价
3.1.2.1 采用不同络合剂所制备粉体的X射线衍射谱图
3.1.2.2 采用不同络合剂所制备粉体的TEM谱图
3.1.2.3 络合溶胶凝胶法制备纳米发光材料的机理研究
3.2 高分子溶胶-凝胶法制备纳米级发光材料LnVO_4:Eu
3.2.1 实验过程
3.2.1.1 高分子溶胶-凝胶法(PG法)制备纳米级YVO_4:Eu的过程
3.2.1.2 固相法(SR法)合成YVO_4:Eu
3.2.2 对用高分子溶胶-凝胶法制备的LnVO_4:Eu粉体性能的评价
3.2.2.1 X射线衍射结果
3.2.2.2 扫描电镜以及透射电镜表征
3.2.2.3 红外光谱
3.2.2.4 光谱测量
3.3 以上3种制备方法的优缺点及其改进
3.4 实验改进的模型建立与验证
3.4.1 模型的建立
3.4.2 实验验证
3.4.3 结果与讨论
3.4.3.1 洗涤前后样品XRD的谱图比较
3.4.3.2 洗涤前后粉体的TEM形貌图
3.4.3.3 钒化合物加入量对YVO_4粉体粒度的影响
3.5 本章小结
参考文献
第四章 以钒酸盐为基质的纳米级发光材料的光谱研究
4.1 以YVO_4为基质的各种稀土离子的发光
4.1.1 纳米级YVO_4:Eu与体相YVO_4:Eu的光谱性质比较
4.1.1.1 纳米级YVO_4:Eu与体相YVO_4:Eu的红外和拉曼光谱的比较
4.1.1.2 纳米YVO_4:Eu与体相YVO_4:Eu的荧光光谱的比较
4.1.2 纳米级YVO_4:Dy,和YVO_4:Sm发光材料的光谱研究
4.1.3 纳米级YVO_4:Tm的发光性能以及机理研究
4.1.3.1 所制备的粉体的粒径表征
4.1.3.2 激发光谱和漫反射吸收光谱表征
4.1.3.3 YVO_4:Tm的室温发射光谱
4.1.3.4 YVO_4:Tm的发光机理的探讨
4.1.4 纳米级白光材料YVO_4:Tm,Dy的发光性能研究
4.1.4.1 YVO_4:Tm,Dy的物相确定
4.1.4.2 YVO_4:Tm,Dy的室温激发光谱与漫反射吸收光谱
4.1.4.3 YVO_4:TmxDy~(1-x)(x=0-1.0)随Tm含量(x)变化的室温发射光谱图
4.1.4.4 蓝光与黄光的强度比随Tm~(3+)含量的变化
4.2 LnVO_4:Eu(Ln=La,Y,Gd)的发光性质的比较
4.2.1 LnVO_4:Eu的粒度分析
4.2.2 LnVO_4:Eu的结构分析
4.2.3 LnVO_4:Eu的的红外光谱分析
4.2.4 LnVO_4:Eu的荧光光谱分析
4.2.5 LnVO_4:Eu的电子吸收光谱分析
4.3 以碱土金属钒酸盐为基质的发光材料的研究
4.3.1 纳米级A_3(VO_4)_2:Eu的制备(A=Mg,Ca,Sr,Ba)
4.3.2 结果与讨论
4.3.2.1 纳米级A_3(VO_4)_2:Eu的粒径及形貌表征
4.3.2.2 A_3(VO_4)_2的红外光谱研究
4.3.2.3 纳米级A_3(VO_4)_2的荧光光谱的研究
4.4 本章小结
参考文献
第五章 稀土磷酸盐纳米球、纳米线发光材料的性质研究
5.1 CePO_4一维纳米线发光性质的研究
5.1.1 CePO_4纳米线的制备
5.1.2 结果与讨论
5.1.2.1 X-射线衍射与TEM表征
5.1.2.2 两种相结构的CePO4纳米线的红外光谱性质
5.1.2.3 两种相结构的CePO4纳米线发光性质与其结构之间关系的探讨
5.2 以两种不同相的CePO_4为基质的Dy~(3+)的发光性质的研究
5.2.1 两种相的CePO_4:Dy纳米线的制备
5.2.2 Dy~(3+)在六方相CePO_4纳米线中的发光性质的研究
5.2.2.1 不同量Dy~(3+)的六方相CePO_4:Dy的漫反射吸收光谱
5.2.2.2 六方相Ce_(0.95)PO_4:Dy_(0.05)的室温激发光谱
5.2.2.3 六方相CePO_4:Dy的室温发射光谱
5.2.3 Dy~(3+)离子在单斜相CePO_4纳米线中的发光
5.2.3.1 单斜相CePO4:Dy的漫反射吸收光谱
5.2.3.2 单斜相Ce0.95PO4:Dy0.05的室温激发光谱
5.2.3.3 单斜相CePO4:Dy的室温发射光谱
5.2.3.4 在单斜相CePO_4纳米线基质中Ce~(3+)对Dy~(3+)的能量传递机理的研究
5.3 不同形状纳米级LaPO_4:Tm的发光性质的研
5.3.1 样品的制备
5.3.1.1 Pechini溶胶-凝胶法制备球状纳米级LaPO_4:Tm
5.3.1.2 水热法制备两种相结构的LaPO_4:Tm纳米线
5.3.2 结果与讨论
5.3.2.1 LaPO_4:Tm的物相结构鉴定
5.3.2.2 不同方法制备的LaPO_4:Tm的TEM形貌图
5.3.2.3 水热法制备的两种相LaPO-4:Tm的红外光谱表征
5.3.2.4 不同相及形状的纳米LaPO_4:Tm发光性质的比较
5.3.2.5 单斜相纳米LaPO_4:Tm的发光机理研究
5.4 本章小结
参考文献
总结
作者简介及发表论文
致谢
发布时间: 2005-10-15
参考文献
- [1].铕、铽离子掺杂的核—壳结构发光材料的制备及发光性能研究[D]. 李光植.东北师范大学2007
- [2].耐水、有机相容的SAO-ED发光材料研究[D]. 武素丽.大连理工大学2007
- [3].含咔唑和三苯胺单元席夫碱类发光材料的合成及其性能[D]. 谢玉忠.东北师范大学2013
- [4].金属有机配合物发光材料的分子设计与理论研究[D]. 张敏.吉林大学2009
- [5].β-二酮配体镧系配合物杂化发光材料的研究[D]. 徐君.兰州大学2013
- [6].Eu2+、Mn2+激活的六铝酸盐基发光材料的制备及其发光特性研究[D]. 刘碧桃.兰州大学2012
- [7].稀土铌、钽、磷酸盐微纳米发光材料的合成和发光性质[D]. 肖秀珍.同济大学2008
- [8].铝酸盐基质发光材料的制备新工艺及铁杂质猝灭研究[D]. 杨雪峰.大连理工大学2009
- [9].水溶性共轭聚合物发光材料的研究[D]. 张广维.复旦大学2006
- [10].稀土配合物智能杂化发光材料的设计、组装及应用研究[D]. 申婷婷.兰州大学2016