纳米复合氟化物的制备及其荧光性质研究

论文摘要

采用简单的合成路线制备高质量（单分散、单晶、形状完美、物相纯）的无机材料是一个极具挑战性的研究方向。有鉴于此，我们尝试采用无机单源前驱物NaY（CO3）F2制备高质量的六方相NaYF4和YOF。为了获得形貌可控物相纯的纳米级产物，我们对反应溶剂、反应温度和时间等参数进行了详细的研究。无机单源前驱物NaY（CO3）F2：Eu3+通过水热分解，在230℃反应10 h，就可以得到纯的六方相NaYF4：Eu3+纳米颗粒。当NaY（CO3）F2：Eu3+在空气中400℃热分解反应1 h，则可以得到YOF：Eu3+纳米颗粒。所得到的产物通过XRD衍射，环境扫描电镜，透射电镜，荧光分光光度计等仪器进行表征，结果显示：NaYF4：Eu3+和YOF：Eu3+粒子物相纯度高，呈现球形，纳米尺寸，分散性极好。从透射电镜图上可以看出，NaYF4：Eu3+的粒径大约为20nm，YOF：Eu3+的粒径较大，约为30 nm，这可能是热处理温度较高而导致粒径增大。掺杂样品NaYF4：Eu3+和YOF：Eu3+通过荧光分光光度计检测后发现，在245 nm激光激发，可以观察到强烈的红色荧光。稀土氟碳酸盐热分解法还可用于制备其它复合氟化物以及氟氧化物，并且产物都能具有良好的形貌特征。当我们以Yb3+／Er3+掺杂的LaCO3F作为无机单源前驱物，在空气中460℃热分解反应2 h，可以获得掺杂均匀的LaOF：Yb3+／Er3+粉体。其XRD图显示产物为纯相，衍射峰半峰宽很宽。从透射电镜图上可以看出，所得到的LaOF：Yb3+／Er3+粉体粒径大约为40nm，形状近似球形。在室温下用980 nm激光激发，用肉眼可以观察到强烈的上转换荧光。稀土氟碳酸盐热分解法操作过程简单安全，使用该技术也可用于制备其它稀土氟化物以及过渡金属氟化物。采用水热法制备NaYF4，以稀土硝酸盐和NaF为起始物，在200℃反应12 h。当n（F）／n(Y3+)比值为6时，得到的是立方相和六方相NaYF4的混合物。当提高搅拌速度，或者加入一定量的Na2CO3（1 mmol）时，都会促进NaYF4从立方相向六方相转化。当n（F）／n(Y3+)比值为9时，则很容易得到纯净的棒状六方相NaYF4。用水热法制备了一系列NaYF4：Yb3+／Er3+，NaYF4：Yb3+／Tm3+，NaYF4：Yb3+／Er3+／Tm3+，NaYF4：Yb3+／Er3+／Mn2+掺杂样品。荧光分析发现：在980 nm激光激发下，NaYF4：Yb3+／Er3+发射出强烈的绿光和红光。当在NaYF4：Yb3+／Er3+体系中再掺杂Mn2+时，红绿光发射强度有所抑制。实验结果表明随着Mn2+的浓度增大，相对于红光，绿光发射强度明显降低。通过控制Mn2+浓度可以得到所需红绿比值的NaYF4掺杂样品。蓝光发射来自NaYF4：Yb3+／Tm3+。将掺杂浓度为NaYF4：Yb3+20％，Er3+2％，Mn2+50％和NaYF4：Yb3+20％，Tm3+0．2％样品按照一定质量比例均匀混合，在室温下用980nm激光激发，用肉眼可以观察到强烈的上转换白光。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 纳米科技概述
• 1.1.1 纳米材料定义及分类
• 1.1.2 纳米材料的性质
• 1.1.3 纳米材料的制备
• 1.2 氟化物的性能和应用
• 1.2.1 氟化物的光学性能
• 1.2.2 氟化物的催化性能
• 1.2.3 氟化物的导电性能
• 1.3 本课题的研究意义和研究内容
• 1.3.1 本课题的研究意义
• 1.3.2 本课题的研究内容
• 3）F₂制备NaYF₄和YOF'>第2章 无机单源前驱物NaY（CO₃）F₂制备NaYF₄和YOF
• 2.1 前言
• 2.2 实验部分
• 3）F₂的条件'>2.2.1 水热合成NaY（CO₃）F₂的条件
• 3+掺杂NaY（CO₃）F₂纳米微粒的合成'>2.2.2 Eu³⁺掺杂NaY（CO₃）F₂纳米微粒的合成
• 3+掺杂NaYF₄和YOF纳米微粒的制备'>2.2.3 Eu³⁺掺杂NaYF₄和YOF纳米微粒的制备
• 2.2.4 表征
• 2.3 结果和讨论
• 3）F₂的影响'>2.3.1 温度和时间对合成NaY（CO₃）F₂的影响
• 3）F₂的影响'>2.3.2 水热环境中压力对合成NaY（CO₃）F₂的影响
• 3）F₂的水热分解'>2.3.3 NaY（CO₃）F₂的水热分解
• 3+掺杂NaY（CO₃）F₂纳米微粒的制备'>2.3.4 Eu³⁺掺杂NaY（CO₃）F₂纳米微粒的制备
• 3+掺杂NaYF₄纳米微粒的制备'>2.3.5 Eu³⁺掺杂NaYF₄纳米微粒的制备
• 3+掺杂YOF纳米微粒的制备'>2.3.6 Eu³⁺掺杂YOF纳米微粒的制备
• 4:Eu³⁺和YOF:Eu³⁺的荧光性质'>2.3.7 NaYF₄:Eu³⁺和YOF:Eu³⁺的荧光性质
• 2.4 本章结论
• 4及其上转换荧光性质研究'>第3章 水热合成NaYF₄及其上转换荧光性质研究
• 3.1.前言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 NaF对产物的影响
• 3.2.2 搅拌速度对产物的影响
• 3.2.3 PH值对产物的影响
• 4的上转换荧光性（双掺体系）:'>3.2.4 NaYF₄的上转换荧光性（双掺体系）:
• 4的上转换荧光性质（三掺体系）:'>3.2.5 NaYF₄的上转换荧光性质（三掺体系）:
• 3.2.6 表征
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 NaF对产物的影响
• 3.3.2 搅拌速度对产物的影响
• 3.3.3 PH值对产物的影响
• 4的上转换荧光性质（双掺体系）'>3.3.4 NaYF₄的上转换荧光性质（双掺体系）
• 4的上转换荧光性质（三掺体系）'>3.3.5 NaYF₄的上转换荧光性质（三掺体系）
• 3.3.6 混合样品获得上转换白光
• 3.4 本章结论
• 3F制备LaOF'>第4章 无机单源前驱物LaCO₃F制备LaOF
• 4.1 前言
• 4.2 实验方案
• 3F的条件'>4.2.1 水热合成LaCO₃F的条件
• 3F水热分解'>4.2.2 LaCO₃F水热分解
• 3F在空气中受热分解'>4.2.3 LaCO₃F在空气中受热分解
• 3+/Er³⁺掺杂LaCO₃F纳米微粒的制备'>4.2.4 Yb³⁺/Er³⁺掺杂LaCO₃F纳米微粒的制备
• 3+/Er³⁺掺杂LaOF纳米微粒的制备'>4.2.5 Yb³⁺/Er³⁺掺杂LaOF纳米微粒的制备
• 4.2.6 表征
• 4.3 结果与讨论
• 3F的条件'>4.3.1 水热合成LaCO₃F的条件
• 3F水热分解'>4.3.2 LaCO₃F水热分解
• 3F在空气中受热分解'>4.3.3 LaCO₃F在空气中受热分解
• 3+/Er³⁺掺杂LaCo₃F纳米微粒的制备'>4.3.4 Yb³⁺/Er³⁺掺杂LaCo₃F纳米微粒的制备
• 3+/Er³⁺掺杂LaOF纳米微粒的制备'>4.3.5 Yb³⁺/Er³⁺掺杂LaOF纳米微粒的制备
• 3+/Er³⁺的上转换荧光性质'>4.3.6 LaOF:Yb³⁺/Er³⁺的上转换荧光性质
• 4.4 本章结论
• 总结
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间科研成果