稀土掺杂氧化物纳米发光材料的制备与性能研究

论文摘要

稀土发光材料在平板显示、绿色照明、光通讯及激光器件等领域有着广泛应用。稀土氧化物是优良的发光基质材料；而且,稀土掺杂纳米发光材料表面包覆一层无掺杂的基质材料降低表面缺陷,对纳米材料的发光性能具有一定的改善。本文采用均相沉淀法、水热法和溶胶-凝胶法制备出了不同形貌的氧化物发光材料以及表面包覆基质的发光材料。获得了一些有意义的研究结果：1.采用均相沉淀法成功的合成出均匀球形的Gd2O3:Eu3+发光材料和不同壳层厚度的Gd2O3:Eu3+@Y2O3核-壳结构的发光材料,重点研究了Gd2O3:Eu3+表面包覆不同厚度的基质Y203后对发光性的影响,发现当核层与壳层的厚度比R=4：1时的发光强度比未包覆的Gd2O3:Eu3+增强,认为核-壳型样品降低了纳米Gd2O3:Eu3+表面效应给发光强度带来的负面影响。2.采用均相沉淀法成功的合成出了不同Eu3+掺杂浓度的球形Y2O3:Eu3+发光材料和不同掺杂浓度的Y203:Eu3+@Gd203核壳结构发光材料。荧光光谱表明：Y2O3:Eu3+球形颗粒的表面包覆基质Gd2O3后,发光强度比未包覆的Y2O3:Eu3+增强,核壳结构粒子和单一粒子发光强度的差别与Eu3+离子的猝灭浓度有关。3.采用水热法制备出了球形的YVO4:Eu3+发光材料,并用该法在其表面包覆基质材料GdVO4,形成核壳结构的YVO4:Eu3+@GdVO4发光材料。荧光光谱表明,YVO4:Eu3+表面包覆GdVO4之后,发射光强度比未包覆的YVO4:Eu3+曾强。4.（1）利用溶胶-凝胶法制备出了表面光滑的GdVO4:Eu3+粒子以及核壳结构的GdVO4:Eu3+@GdVO4发光材料。包覆前直径约310nm,包覆层厚度约45nm左右。（2）采用水热法制备出了三明治结构的GdVO4:Eu3+以及核壳结构的GdVO4:Eu3+ @YVO4发光材料,包覆前直径约310nm,厚度约110nm左右。包覆层厚度为10nm。荧光光谱表明：以上两种方法制备出的核壳结构的GdVO4:Eu3+@LnVO4 （Ln=Gd,Y）发光强度比未包覆的增强。

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摘要

ABSTRACT

第一章绪论

§1.1 发光概述

1.1.1 发光的基本原理

1.1.2 稀土离子的能级和发光特性

1.1.3 稀土离子的能量传递

§1.2 稀土纳米发光材料的制备方法

1.2.1 沉淀法

1.2.2 水热法

1.2.3 溶胶-凝胶法

1.2.4 微乳液法

1.2.5 燃烧法

1.2.6 其他制备方法

§1.3 核壳结构的纳米发光材料

1.3.1 以稀土磷酸盐为基质的核壳结构发光材料

1.3.2 以稀土氟化物为基质的核壳结构发光材料

1.3.3 以稀土氧化物为基质的核壳结构发光材料

1.3.4 其他核壳结构的发光材料

§1.4 本文研究的目的和意义

第二章实验试剂、仪器及表征方法

§2.1 主要实验试剂

§2.2 实验仪器

§2.3 表征方法

2.3.1 X射线衍射（XRD）分析

2.3.2 傅立叶变换红外光谱（FTIR）分析

2.3.3 场发射环境扫描电子显微镜（FESEM）分析

2.3.4 光电子能谱（XPS）分析

2.3.5 荧光光谱分析

2O₃:Eu³⁺和Gd₂O₃:Eu³⁺@Y₂O₃发光材料的制备与发光性能'>第三章 Gd₂O₃:Eu³⁺和Gd₂O₃:Eu³⁺@Y₂O₃发光材料的制备与发光性能

§3.1 概述

§3.2 实验部分

2O₃:Eu³⁺粒子的制备'>3.2.1 Gd₂O₃:Eu³⁺粒子的制备

2O₃:Eu³⁺@Y₂O₃复合粒子的制备'>3.2.2 Gd₂O₃:Eu³⁺@Y₂O₃复合粒子的制备

§3.3 结果与讨论

3.3.1 X射线衍射分析

3.3.2 红外光谱分析

3.3.3 扫描电镜分析

3.3.4 光电子能谱分析

3.3.5 荧光光谱分析

§3.4 本章小结

2O₃:Eu³⁺和Y₂O₃:Eu³⁺@Gd₂O₃发光材料的制备与表征'>第四章 Y₂O₃:Eu³⁺和Y₂O₃:Eu³⁺@Gd₂O₃发光材料的制备与表征

§4.1 概述

§4.2 实验部分

2O₃:Eu³⁺的制备'>4.2.1 不同掺杂浓度的Y₂O₃:Eu³⁺的制备

2O₃:Eu³⁺@Gd₂O₃的制备'>4.2.2 不同掺杂浓度的Y₂O₃:Eu³⁺@Gd₂O₃的制备

§4.3 结果与讨论

4.3.1 X射线衍射分析

4.3.2 红外光谱分析

4.3.3 扫描电镜分析

4.3.4 光电子能谱分析

4.3.5 荧光光谱分析

§4.4 本章小结

4:Eu³⁺和YVO₄:Eu³⁺@GdVO₄发光材料的制备与表征'>第五章 YVO₄:Eu³⁺和YVO₄:Eu³⁺@GdVO₄发光材料的制备与表征

§5.1 概述

§5.2 实验部分

4:Eu³⁺粒子的制备'>5.2.1 YVO₄:Eu³⁺粒子的制备

4:Eu³⁺@GdVO₄复合粒子的制备'>5.2.2 YVO₄:Eu³⁺@GdVO₄复合粒子的制备

§5.3 结果与讨论

5.3.1 X射线衍射分析

5.3.2 红外光谱分析

5.3.3 扫描电镜分析

5.3.4 光电子能谱分析

5.3.5 荧光光谱分析

§5.4 本章小结

4:Eu³⁺和GdVO₄:Eu³⁺@LnVO₄（Ln=Gd,Y）发光材料的制备与表征'>第六章 GdVO₄:Eu³⁺和GdVO₄:Eu³⁺@LnVO₄（Ln=Gd,Y）发光材料的制备与表征

§6.1 概述

4:Eu³⁺和GdVO₄:Eu³⁺@GdVO₄发光材料'>§6.2 溶胶-凝胶法制备GdVO₄:Eu³⁺和GdVO₄:Eu³⁺@GdVO₄发光材料

6.2.1 实验部分

6.2.2 结果与讨论

4:Eu³⁺和GdVO₄:Eu³⁺@YVO₄发光材料'>§6.3 水热法制备GdVO₄:Eu³⁺和GdVO₄:Eu³⁺@YVO₄发光材料

6.3.1 实验部分

6.3.2 结果与讨论

§6.4 本章小结

结论

致谢

参考文献

附录

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