沉淀法形貌可控制备稀土元素掺杂的钒酸钇粉体及其发光性能

论文摘要

本文简述了光致发光的基本原理，阐述了稀土发光材料的特点、发光原理和制备方法，并简单介绍了稀土发光材料的研究进展和应用。采用沉淀法合成了Y1-x-yVO4:Eux3+,Biy3+（x=0.03，0.06，0.12，0.15；y=0.03，0.05，0.06，0.09，0.12，0.15）荧光粉，利用XRD，SEM和TEM对样品的结构和形貌进行分析，并用荧光光谱仪测试了样品的激发和发射光谱，讨论了掺杂浓度的改变对实验结果产生的影响。X射线衍射图分析表明所制得的荧光粉与YVO4的物相一致，样品属于体心四方相；其扫描电镜和透射电镜照片显示颗粒为纺锤形，大小比较均匀，长径为250nm左右，短径为100nm左右，为多晶。YVO4:Eu3+,Bi3+荧光粉测得激发光谱的有两个激发带：在225360nm左右的宽带，对应着VO43-中的O2-到中心离子V5+的电荷迁移带；位于370420nm之间的窄激发带，归属于Eu3+的4f6组态内层电子的4f-4f跃迁吸，随着Eu3+和Bi3+掺杂浓度的增加，激发峰强度增强。YVO4:Eu3+,Bi3+荧光粉的发射光谱主峰峰分别归属于Eu3+的5D0→7F1（596nm），5D0→7F2（617nm，621nm）辐射跃迁。最强发射位于617nm左右，属于红光。研究了Eu3+浓度对样品发光强度的影响。随着Eu3+的浓度从3（mol）%增加到12（mol）%，YVO4:Eux,Bi0.05粉体中Eu3+的发光强度先增强，当Eu3+掺杂浓度12（mol）%时发光强度最大；Eu3+的浓度继续升高，Eu3+的发射强度反而降低，出现了浓度猝灭现象。Bi3+对Eu3+的发光有一定的敏化作用，当Bi3+浓度达到5（mol）%时，敏化作用最强。采用沉淀法合成了Y1-xVO4:Tbx3+（x=0.03，0.06，0.09，0.12，0.15，0.18，0.21）荧光粉，利用XRD和SEM对样品的结构和形貌进行分析，并用荧光光谱仪测试了样品的激发和发射光谱，讨论了掺杂浓度的改变对实验结果产生的影响。X射线衍射图谱分析表明所制得的荧光粉属于体心四方相，与YVO4的物相一致；从扫描电镜照片可以看出粉体颗粒比较均匀，为纺锤形，长径为200nm左右，短径为100nm左右。YVO4:Tb3+荧光粉荧光粉激发光谱的激发峰由300350nm的激发带和350450nm的激发带组成的。前者是VO43-中的O2-到中心离子V5+的电荷迁移带；后者对应着Tb3+的4f8→4f75d1允许跃迁的激发带。Tb3+掺杂浓度的增加使激发峰强度先增强后减弱。YVO4:Tb3+荧光粉在紫外线激发下的发射峰位于450nm，468nm，490nm和546nm，分别对应着Tb3+的5D3→7F3，5D3→7F2，5D4→7F6，5D4→7F5跃迁。随着Tb3+掺杂浓度增加，YVO4:Tbx粉体中Tb3+的发光强度先增强；当Tb3+掺杂浓度增加到9（mol）%时发光强度最大，Tb3+的浓度继续升高，Tb3+的发光强度反而降低，出现浓度猝灭现象。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 引言
• 1.2 发光的基本原理及分类
• 1.2.1 发光的基本原理
• 1.2.2 发光的分类
• 1.2.2.1 光致发光
• 1.2.2.2 电致发光
• 1.2.2.3 阴极射线发光
• 1.2.2.4 X 射线及高能粒子发光
• 1.2.2.5 化学发光
• 1.2.2.6 生物发光
• 1.2.3 光致发光基本原理
• 1.2.4 发光材料的基本构成
• 1.2.4.1 激活剂
• 1.2.4.2 猝灭剂
• 1.2.4.3 共激活剂和敏化剂
• 1.2.5 发光中心
• 1.2.5.1 复合发光中心
• 1.2.5.2 分立发光中心
• 1.2.6 发光材料的要求
• 1.3 稀土发光材料
• 1.3.1 稀土发光材料的电子层结构
• 1.3.2 稀土发光材料的分类
• 1.3.3 稀土发光材料的发光机理
• 1.3.4 稀土元素的光谱性质
• 1.3.4.1 +3 价态稀土离子的能级跃迁特点和光谱特性
• 1.3.4.2 +2 价态稀土离子的光谱特性
• 1.3.4.3 +4 价态稀土离子的光谱特性
• 1.3.5 稀土离子发光与猝灭
• 1.3.6 稀土发光材料的优点
• 1.3.7 稀土发光材料的应用
• 1.3.7.1 电光源照明领域
• 1.3.7.2 信息显示技术领域
• 1.4 钒酸盐发光材料的简介
• 4的结构'>1.4.1 YVO₄的结构
• 4基本性质'>1.4.2 YVO₄基本性质
• 4:Eu 荧光粉的发光原理'>1.4.3 YVO₄:Eu 荧光粉的发光原理
• 3+的发光特性'>1.4.3.1 Eu³⁺的发光特性
• 1.4.3.2 钒酸根与激活离子之间的能量传递方式
• 1.5 发光材料的制备方法
• 1.5.1 固相法制备发光材料粉体
• 1.5.1.1 高温固相法
• 1.5.1.2 喷雾热解法
• 1.5.1.3 燃烧法
• 1.5.1.4 微波辅助加热法
• 1.5.2 溶液法制备发光材料粉体
• 1.5.2.1 沉淀法
• 1.5.2.2 水热法
• 1.5.2.3 溶胶-凝胶法
• 1.5.3 各种制备方法的比较
• 1.6 发光材料的表征方法
• 1.6.1 发光效率
• 1.6.2 发光亮度
• 1.6.3 发光光谱
• 1.6.4 发光衰减
• 1.6.5 发光过程中的能量输运
• 1.7 本课题的研究目的与意义
• 1-x-yEu_xBi_yVO₄纳米颗粒沉淀法制备、表征与发光性能'>第二章 Y_1-x-yEu_xBi_yVO₄纳米颗粒沉淀法制备、表征与发光性能
• 2.1 引言
• 2.2 实验
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 样品的 XRD 分析
• 2.3.2 样品的 SEM 形貌
• 2.3.3 样品的 TEM 形貌
• 2.3.4 样品的发光性能
• 2.4 本章结论
• 1-xTb_xVO₄纳米颗粒沉淀法制备、表征与发光性能'>第三章 Y_1-xTb_xVO₄纳米颗粒沉淀法制备、表征与发光性能
• 3.1 引言
• 3.2 实验
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 样品的 XRD 分析
• 3.3.2 样品的 SEM 形貌
• 3.3.3 样品的发光性能
• 3.4 本章结论
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文目录