构筑复合前驱体溶胶凝胶制备稀土硼酸盐微纳米发光材料

论文摘要

本文根据配位化学原理,首次采用具有无限链状聚合结构的稀土芳香羧酸（如:水杨酸）作为稀土发光物种的前驱体,创立原位复合多元多功能稀土配位高分子/无机高分子/有机高分子复合体系,通过原位溶胶凝胶法制得前驱体,并以此为模板进一步通过热解制备稀土微纳米发光材料。采用该多元多功能复合前驱体的制备技术所制得的发光材料大部分处于微米级,颗粒结晶状态好,晶粒三维尺寸均匀。与传统的水热法和高温固相法制得的纳米硼酸盐材料相比,该方法制得的微纳米发光体发光强度高,并且能够避免纳米材料表面缺陷多的缺点,能够满足目前大屏幕显示的需要。这种三维结构的发光颗粒对于高亮度和高清晰度显示是十分必要的,同时这种发光材料还可以获得较高的堆积密度,从而减少发光体的光散射。除此之外,所制得的发光材料激发谱带宽、色纯度高,具有很强的使用开发价值。根据以上设计原理,用原位溶胶凝胶法成功制备了三类稀土硼酸盐基微纳米发光材料。其一,制备了三价稀土离子(Eu3+,Tb3+和Dy3+)掺杂的稀土正硼酸盐体系LnBO3:RE,其中,Ln=Y,Gd;RE=Eu3+,Tb3+;其二,制备了稀土氧化物正硼酸盐体系Ln3BO6:RE,其中,Ln=La,Y,Gd;RE=Eu3+,Tb3+,Dy3+;其三,掺杂碱土金属的稀土四硼酸盐发光材料LnAl3（BO3）4:RE,其中,Ln=La,Y,Gd;RE=Eu3+,Tb3+,Dy3+等体系的发光材料。所制得的发光材料都出现了稀土离子的特征峰,对于掺杂不同比例稀土离子的体系都出现了浓度猝灭现象。研究表明,通过掺杂浓度的改变和条件的调控,可以获得Dy3+离子发射强度相近的黄蓝比（即白光）,因此具有较强的研究开发价值。不同比例的钇钆共掺的基质对稀土离子的发光强度也有影响,我们在各个组分中找到了钇钆最佳掺杂比。在具有六方晶体结构的稀土铝硼酸盐发光体系中首次获得了均匀的六方纳米棒形貌。所有材料均出现三价稀土离子(Eu3+,Tb3+和Dy3+)强烈的特征荧光发射。因此,该多元多功能复合前驱体的制备技术具有一定的实用价值。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 无机发光材料的基本概念
• 1.1.1 发光及发光材料
• 1.1.2 发光材料的主要类型
• 1.1.3 基质和激活剂
• 1.1.4 发光材料的化学表示式
• 1.2 稀土离子的能级与跃迁选律
• 1.2.1 稀土离子的电子组态
• 1.2.2 稀土离子的光谱特征及能级跃迁
• 1.3 基质晶格与稀土离子的相互作用
• 1.3.1 基质晶格对稀土离子发光的影响
• 1.3.2 基质晶格与稀土离子之间的能量传递
• 1.4 稀土发光材料的优点
• 1.5 稀土发光材料的分类
• 1.6 稀土发光材料的制备方法
• 1.6.1 高温固相发应法
• 1.6.2 水热法
• 1.6.3 燃烧法
• 1.6.4 共沉淀法
• 1.6.5 溶胶-凝胶法
• 1.7 稀土硼酸盐发光材料
• 1.7.1 稀土硼酸盐国内外研究现状
• 1.7.2 几种稀土硼酸盐发光材料光谱以及结构分析
• 1.7.3 稀土硼酸盐发光材料存在问题及本论文的研究意义
• 第2章 实验部分
• 2.1 实验设计原理
• 2.2 实验设计内容
• 2.3 实验试剂和仪器
• 2.3.1 实验试剂
• 2.3.2 实验仪器
• 2.4 稀土硼酸盐发光材料的制备
• 2.4.1 稀土硝酸盐的制备
• 2.4.2 发光材料的制备
• 第3章 结果和讨论
• 3.1 稀土正硼酸盐荧光粉的研究
• 3:Ln(Ln=Eu³⁺,Tb³⁺)光谱特性的研究'>3.1.1 YBO₃:Ln(Ln=Eu³⁺,Tb³⁺)光谱特性的研究
• 3:Ln(Ln=Eu³⁺,Tb³⁺)光谱特性的研究'>3.1.2 GdBO₃:Ln(Ln=Eu³⁺,Tb³⁺)光谱特性的研究
• 3:Ln(Ln=Eu³⁺,Tb³⁺)光谱特性的研究'>3.1.3（Y,Gd）BO₃:Ln(Ln=Eu³⁺,Tb³⁺)光谱特性的研究
• 3.2 稀土氧化物正硼酸盐磷光体的光谱特性研究
• 3BO₆:Ln(Ln=Eu³⁺,Tb³⁺)光谱特性的研究'>3.2.1 Y₃BO₆:Ln(Ln=Eu³⁺,Tb³⁺)光谱特性的研究
• 3BO₆:Ln(Ln=Eu³⁺,Tb³⁺)光谱特性研究'>3.2.2 Gd₃BO₆:Ln(Ln=Eu³⁺,Tb³⁺)光谱特性研究
• xGd_1-x)₃BO₆:Ln(Ln=Eu³⁺,Tb³⁺)光谱特性研究'>3.2.3(Y_xGd_1-x)₃BO₆:Ln(Ln=Eu³⁺,Tb³⁺)光谱特性研究
• 3BO₆:Eu³⁺光谱特性研究'>3.2.4 La₃BO₆:Eu³⁺光谱特性研究
• 3BO₆:Dy³⁺（Ln=La,Y,Gd）光谱特性研究'>3.2.5 Ln₃BO₆:Dy³⁺（Ln=La,Y,Gd）光谱特性研究
• 3.3 碱土金属稀土硼酸盐磷光体的光谱特性研究
• 3（BO₃）₄:Ln(Ln=Eu³⁺,Tb³⁺)光谱特性研究'>3.3.1 YAl₃（BO₃）₄:Ln(Ln=Eu³⁺,Tb³⁺)光谱特性研究
• 3（BO₃）₄:Ln(Ln=Eu³⁺,Tb³⁺)光谱特性研究'>3.3.2 GdAl₃（BO₃）₄:Ln(Ln=Eu³⁺,Tb³⁺)光谱特性研究
• 3（BO₃）₄:Ln(Ln=Eu³⁺,Tb³⁺)光谱特性研究'>3.3.3（Y,Gd）Al₃（BO₃）₄:Ln(Ln=Eu³⁺,Tb³⁺)光谱特性研究
• 3（BO₃）4:Dy³⁺（Ln=La,Y,Gd）光谱特性研究'>3.3.4 LnAl₃（BO₃）4:Dy³⁺（Ln=La,Y,Gd）光谱特性研究
• 第4章 结论
• 致谢
• 参考文献
• 个人简历 在读期间发表的学术论文与研究成果