稀土钨钼酸盐的制备、结构与性能研究

论文摘要

稀土钨钼酸盐由于其特殊的物理和化学性能引起了人们的越来越多的关注,被广泛地应用到显示、照明、闪烁体和催化剂等方面。本论文合成了NaLa（WO4）2:Eu3+,Li+、LiLn（MO4）2:Eu3+（Ln=La, Eu, Gd, Y, M=W, Mo）和LiLn（MO4）2（Ln=La, Ce, M=W, Mo）等纳米复合材料,并详细研究了其光学性能和电化学性能。具体研究内容如下：1.采用水热-离子交换法制备了一系列NaLa（WO4）2:Eu3+,Li+红色荧光粉,同时详细探讨了Li+掺杂量、离子交换时间和表面活性剂PVP用量对NaLa（WO4）2:Eu3+,Li+结构及其光致发光性能的影响。研究结果表明：通过水热-离子交换法合成出的NaLa（WO4）2:Eu3+,Li+红色荧光粉为四方白钨矿结构,主要有球形和树枝状两种形貌。荧光性能测试表明：合成的NaLa（WO4）2:Eu3+,Li+样品能被396nm近紫外光有效激发,发射出强烈的红光。掺杂Li+可以明显地提高样品在近紫外光激发下的发光性能,而且样品的发光强度与前驱体中LiNO3的浓度和由离子交换时间所决定的Li+掺杂量有很大关系。当5%的Li+被引入到NaLa（WO4）2:Eu3+晶格中时,NaLa（WO4）2:Eu3+,Li+样品的荧光强度是不掺杂Li+的NaLa（WO4）2:Eu3+样品的10倍以上。2.采用溶胶-凝胶法制备了LiLa（WO4）2:Eu3+红色荧光粉,研究了煅烧温度、柠檬酸与金属离子配比（?）（CA/M）（?）（?）pH对其结构以及荧光性能的影响,并且把这种方法推广到其它的稀土金属钨钼酸盐,合成了一系列LiLn（MO4）2:Eu3+（Ln=La, Eu, Gd, Y, M=W, Mo）高效的红色荧光粉。研究结果表明：采用溶胶-凝胶法合成的一系列LiLn（MO4）2:Eu3+（Ln=La, Eu, Gd, Y, M=W, Mo）样品均属于四方白钨矿结构。在LiLn（MO4）2晶格中,掺杂与La3+离子半径相近的稀土离子,对其白钨矿结构没有影响。光致发光性能测试表明：合成的一系列LiLn（MO4）2:Eu3+（Ln=La, Eu, Gd, Y, M=W, Mo）样品能被396nm近紫外光有效激发,发射出强烈的红光。当煅烧温度为800℃,CA/M为2.5：1,pH为1时,合成的LiLa（WO4）2:Eu3+样品表现出相对较高的荧光强度。而且研究发现,随着稀土离子半径的减小（La3+（1.06A）> Gd3+（0.94A）>Y3+（0.88A））,样品LiLn（MO4）2:Eu3+（Ln=La, Gd, Y, M=W, Mo）发射峰的强度逐渐增加。在合成的所有样品中,样品LiEu（MoO4）2在396nm近紫外光激发下的发射强度最强,并且合成的钼酸盐的荧光性能都比钨酸盐强。3.采用溶胶-凝胶法制备了一系列LiLn（MO4）2（Ln=La, Ce, M=W, Mo）纳米粉体材料,并初步研究了其作为锂离子电池负极材料的电化学性能。研究结果表明：通过溶胶-凝胶法合成的LiLn（MO4）2（Ln=La, Ce, M=W, Mo）样品均属于四方白钨矿结构。合成的LiLa（WO4）2、 LiLa（MoO4）2和LiCe（MoO4）2纳米粉体材料表现出优异的电化学性能,其中LiCe（MoO4）2在60mA·g-1放电电流密度下的可逆比容量可达739.6mAh·g-1左右,均比传统使用的石墨优异。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 稀土元素概述
• 1.1.1 稀土元素
• 1.1.2 稀土元素的电子构型
• 1.2 稀土发光材料
• 1.2.1 稀土发光材料简介
• 1.2.2 稀土发光材料的晶体结构
• 1.2.3 稀土发光材料的发光机理
• 1.3 稀土发光材料的用途
• 1.3.1 灯用稀土发光材料
• 1.3.2 稀土长余辉发光材料
• 1.3.3 稀土有机配合物发光材料
• 1.3.4 其他用途
• 1.4 钨/钼酸盐体系的研究现状
• 1.4.1 碱土金属的钨/钼酸盐红色荧光粉
• 1.4.2 稀土钨/钼酸盐红色荧光粉
• 1.4.3 复合钨/钼酸盐红色荧光粉
• 1.5 稀土发光材料的制备方法
• 1.5.1 高温固相法
• 1.5.2 熔盐法
• 1.5.3 燃烧法
• 1.5.4 水/溶剂热法
• 1.5.5 化学沉淀法
• 1.5.6 溶胶-凝胶法
• 1.6 本课题的研究目的、意义和内容
• 1.6.1 研究目的及意义
• 1.6.2 研究内容
• 4）₂:Eu³⁺,Li⁺红色荧光粉的制备及其光学性能研究'>第二章 NaLa（WO₄）₂:Eu³⁺,Li⁺红色荧光粉的制备及其光学性能研究
• 2.1 实验部分
• 2.1.1 实验原料及仪器
• 2.1.2 样品的制备
• 2.1.3 产物的表征
• 2.2 结果与讨论
• 2.2.1 XRD分析
• 2.2.2 ICP分析
• 2.2.3 SEM分析
• 2.2.4 TEM分析
• 2.2.5 荧光性能分析
• 2.3 小结
• 4）₂：Eu³⁺（M=W,Mo）红色荧光粉的制备及其光学性能研究'>第三章 LiLn（MO₄）₂：Eu³⁺（M=W,Mo）红色荧光粉的制备及其光学性能研究
• 3.1 实验部分
• 3.1.1 实验原料及仪器
• 3.1.2 样品的制备
• 3.1.3 产物的表征
• 3.2 结果与讨论
• 3.2.1 TG-DSC分析
• 3.2.2 XRD分析
• 3.2.3 SEM分析
• 3.2.4 荧光性能分析
• 3.3 小结
• 4）₂（M=W,Mo）的制备及其锂离子电池负极材料性能'>第四章 LiLn（MO₄）₂（M=W,Mo）的制备及其锂离子电池负极材料性能
• 4.1 实验部分
• 4.1.1 实验原料及仪器
• 4.1.2 样品的制备
• 4.1.3 产物的表征
• 4.2 结果与讨论
• 4.2.1 XRD分析
• 4.2.2 电化学性能分析
• 4.3 小结
• 第五章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间主要研究成果