稀土磷酸盐纳米发光材料的制备及其发光性能的研究

论文摘要

稀土磷酸盐纳米发光材料又被称为荧光粉，可广泛应用于发光显示、激光以及生物荧光标记、照明光源、农业和军事等领域。本文主要研究了水热法制备的稀土磷酸盐纳米发光材料，我们基于材料的微观结构和形貌对其发光性能的影响，研究稀土磷酸盐纳米材料的微观结构对发光性质的影响以及稀土离子掺杂对其微观结构和发光性能的影响。本文首先研究了在相同实验参量的条件下制备稀土磷酸盐结构及形貌的系列磷酸盐，通过观察形貌和XRD图谱，总结出随着平均离子半径的增加，颗粒的晶相从四方相向六方相转变，形貌表现为“纳米花”、纳米棒和纳米线的渐变。改变柠檬酸与Er的摩尔比时，发现还有“纳米海绵”状的形貌的生成，对于“纳米花”状和“纳米海绵”状的形貌，我们认为将会具有很好的应用前景。其次在对稀土离子发光初步讨论的基础上研究以GdPO4为基底掺杂稀土离子Eu3+、Tb3+和非稀土离子Bi3+的形貌和光学性质。我们发现GdPO4可以生长为非常规则的六方柱形，但在改变CA的比例的情况下会出现严重的生长劈裂现象，最后颗粒的形状类似于“纳米花”。通过荧光检测和荧光寿命检测知道发光主要来自Eu3+离子和Tb3+离子，而Bi3+离子主要影响颗粒的尺寸对发光无影响。最后研究以YPO4为基底掺杂稀土离子Eu3+、Tb3+、Dy3+和Ce3+离子材料的形貌和光学性质，发现掺杂Dy3+离子的YPO4的颗粒也有“纳米花”团簇的出现，颗粒表面上布满纳米管道。通过荧光性能的测试我们知道在Dy3+离子和Eu3+、Tb3+离子之间不发生能量转移而且当Eu3+和Tb3+离子浓度很高时，会掩盖Dy3+离子的发射峰。但是在Ce3+离子和Eu3+、Tb3+离子之间却存在能量转移，掺杂Ce3+离子使得Eu3+离子和Tb3+离子的发光峰明显增强。还测试了YPO4:20%Eu在脉冲强磁场下的荧光性能，发现在磁场下具有能级劈裂和塞曼效应。可以推测出稀土磷酸盐纳米发光材料在强磁场下具有丰富的光学性质，所以具有很高的研究价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 纳米发光材料简介与发光原理
• 1.2 纳米发光材料的性能指标与制备方法
• 1.3 稀土磷酸盐发光材料的研究概况
• 1.4 本论文的指导思想
• 2 实验与制备
• 2.1 制备过程
• 2.2 测试方法
• 4（Ln = Ce、Dy、Er、Gd、La、Nd、Pr、Sm、Y）的结构及形貌的研究'>3 纳米发光材料 LnPO₄（Ln = Ce、Dy、Er、Gd、La、Nd、Pr、Sm、Y）的结构及形貌的研究
• 4（Ln = Ce、Dy、Er、Gd、La、Nd、Pr、Sm、Y）微米/纳米颗 15粒的结构'>3.1 LnPO₄（Ln = Ce、Dy、Er、Gd、La、Nd、Pr、Sm、Y）微米/纳米颗 15粒的结构
• 4（Ln = Ce、Dy、Er、Gd、La、Nd、Pr、Sm、Y）微米/纳米颗 17粒的形貌'>3.2 LnPO₄（Ln = Ce、Dy、Er、Gd、La、Nd、Pr、Sm、Y）微米/纳米颗 17粒的形貌
• 3.3 本章小结
• 4:Ln（Ln = Eu、Tb、Bi）的制备及光谱性能的研究'>4 纳米发光材料 GdPO₄:Ln（Ln = Eu、Tb、Bi）的制备及光谱性能的研究
• 4形貌的 22影响'>4.1 反应环境（柠檬酸含量、温度冷却速度和 pH 值）对 GdPO₄形貌的 22影响
• 4.2 掺杂离子对样品结构和形貌的影响
• 4.3 掺杂离子对样品光致发光的影响
• 4.4 本章小结
• 4:Ln（Ln = Eu、Tb、Ce、Dy）的制备及光谱性能的研究'>5 纳米发光材料 YPO₄:Ln（Ln = Eu、Tb、Ce、Dy）的制备及光谱性能的研究
• 3+离子掺杂的纳米 YPO₄颗粒的性能表征'>5.1 Dy³⁺离子掺杂的纳米 YPO₄颗粒的性能表征
• 4:Eu³⁺,Ce,Dy³⁺颗粒的性能表征'>5.2 纳米 YPO₄:Eu³⁺,Ce,Dy³⁺颗粒的性能表征
• 4:Tb+,Ce³⁺,Dy³⁺颗粒的性能表征'>5.3 纳米 YPO₄:Tb+,Ce³⁺,Dy³⁺颗粒的性能表征
• 5.4 本章小结
• 6 总结与展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 本文创新
• 6.3 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录