稀土离子掺杂磷酸盐三维有序大孔材料的制备及其发光增强的研究

发布时间：2017-03-18 07:06

  本文关键词：稀土离子掺杂磷酸盐三维有序大孔材料的制备及其发光增强的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：稀土离子掺杂的三维有序大孔材料(3DOM)是一种在纳米尺度上的具有周期性排列结构的新型功能材料,一方面,它具有普通三维有序大孔材料的特点,比如说较高的比表面积,较高的孔隙率以及均匀地孔径分布等；另一方面,它结构上的周期性排列使之具有独特的光子带隙性质,因此它可以对稀土离子的发光在一定程度上进行调制,其被广泛的应用在高效LED、低阈值激光器、光波导器件等各个领域。但是目前来说,稀土离子掺杂的3DOM材料存在许多的表面缺陷,再加上稀土离子本身的吸收比较弱,导致其发光强度很弱,这严重限制了稀土离子掺杂3DOM的应用。因此,提高稀土离子掺杂的3DOM材料的发光强度对于其实际应用而言有着重要的作用。本论文制备了稀土离子掺杂的磷酸盐3DOM发光材料,研究了表面包覆,Li+掺杂和金属纳米颗粒的表面等离子体共振等方式增强磷酸盐3DOM材料的发光,研究其发光性质及机理。论文采用自组装模板法结合溶胶-凝胶法制备了LaPO4:Eu3+ 3DOM发光材料,研究了Ag纳米颗粒对LaPO4:Eu3+ 3DOM材料发光的影响。研究发现：Ag纳米颗粒加入到LaPO4: Eu3+3DOM材料后,样品的发光强度增强3倍,发光增强的主要原因是Ag纳米颗粒的表面等离子体耦合共振效应增强其激发效率引起的。研究了SiO2包覆层对LaPO4:Eu3+3DOM材料发光性质的影响,研究证实：当LaPO4:Eu3+3DOM材料表面被SiO2层包覆以后,其样品发光强度最大增强了3倍,发光增强原因是SiO2包覆层对LaPO4:Eu3+样品的表面猝灭效应的抑制作用引起的。研究了Ag纳米颗粒和SiO2包覆对LaPO4:Eu3+3DOM材料发光的影响,研究发现通过SiO2包覆和Ag纳米颗粒的协同作用LaPO4:Eu3+3DOM材料发光增强7倍。探讨了Li+掺杂对LaPO4:Eu3+3DOM材料发光的影响,通过Li+掺杂对样品晶体场的调控使其发射强度增强17倍。论文制备了YbPO4:Er3+3DOM上转换发光材料,研究了Ag纳米颗粒及表面包覆对YbPO4:Er3+3DOM材料上转换发光的影响。Ag纳米颗粒加入到YbPO4:Er3+3DOM材料后,样品的上转换发光强度最大增强6倍。探讨了SiO2包覆和不同浓度的Ag纳米颗粒对YbPO4:Er3+3DOM材料上转换发光的影响。研究证实：当YbPO4:Er3+3DOM样品被SiO2包覆以后其上转换发光强度最大增强10倍；当把Ag纳米颗粒添加到SiO2包覆的YbPO4: Er3+3DOM样品后,样品的上转换发光强度可以得到了进一步的增强,最终增强高达50倍。
【关键词】：三维有序大孔材料 Ag纳米颗粒 局部表面等离子体共振耦合效应 SiO_2包覆
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB383.1;TQ422
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 绪论11-25
• 1.1 发光的概述11-13
• 1.1.1 普通发光材料11-12
• 1.1.2 上转换发光材料12-13
• 1.2 发光材料的分类13-17
• 1.2.1 发光玻璃材料13-14
• 1.2.2 荧光粉发光材料及其应用14-15
• 1.2.3 三维有序大孔材料15-17
• 1.3 稀土离子掺杂的三维有序大孔材料的应用17-20
• 1.3.1 光子晶体材料17-18
• 1.3.2 光波导材料18-19
• 1.3.3 高效LED器件19-20
• 1.3.4 低阈值激光器20
• 1.4 稀土离子掺杂的三维有序大孔材料目前存在的问题20-21
• 1.5 稀土离子掺杂3DOM材料的发光增强的方法21-24
• 1.5.1 金属纳米颗粒的表面等离子体耦合共振效应增强发光21
• 1.5.2 稀土离子晶体场调控增强荧光21-22
• 1.5.3 光子带隙结构增强发光22
• 1.5.4 稀土离子间能量传递增强发光22-23
• 1.5.5 表面缺陷修饰增强发光23-24
• 1.6 本课题研究现状以及本论文的主要内容24-25
• 第二章 实验方法25-35
• 2.1 实验设备,实验试剂及原料25-26
• 2.1.1 实验设备25-26
• 2.1.2 实验试剂及原料26
• 2.2 溶胶-凝胶法26-27
• 2.2.1 溶胶-凝胶法的特点27
• 2.2.2 溶胶-凝胶法的基本过程27
• 2.3 实验的制备过程27-30
• 2.3.1 三维有序模板的制备27-28
• 2.3.2 银纳米溶液的制备28-29
• 2.3.3 SiO_2溶胶的制备29
• 2.3.4 LaPO_4：Eu~(3+)溶胶的制备29-30
• 2.3.5 Li~+掺杂LaPO_4：Eu~(3+)溶胶的制备30
• 2.3.6 YbPO_4：Er~(3+)溶胶的制备30
• 2.4 3DOM材料的制备过程30-33
• 2.4.1 Ag纳米颗粒掺杂的LaPO_4：Eu~(3+)3DOM材料的制备过程30-31
• 2.4.2 Li~+掺杂的LaPO_4：Eu~(3+)3DOM材料的制备过程31
• 2.4.3 SiO_2包覆的LaPO_4：Eu~(3+)3DOM材料的制备过程31-32
• 2.4.4 Ag纳米颗粒掺杂SiO_2包覆的LaPO_4：Eu~(3+)3DOM材料的制备过程32
• 2.4.5 Ag纳米颗粒掺杂YbPO_4：Er~(3+)3DOM材料的制备过程32
• 2.4.6 Ag纳米颗粒掺杂SiO_2包覆的YbPO_4：Er~(3+)3DOM材料的制备过程32-33
• 2.5 实验样品性能表征33-35
• 2.5.1 扫描电子显微镜(SEM)33
• 2.5.2 透射电子显微镜(TEM)33
• 2.5.3 X射线衍射仪器(XRD)33
• 2.5.4 吸收光谱与透射光谱(Absorption Spectra and Transmission Spectra)33-34
• 2.5.5 荧光光谱仪(Photoluminescence spectra)34
• 2.5.6 荧光寿命分析(Fluorescence decay analysis)34-35
• 第三章 LaPO_4：Eu~(3+)三维有序大孔材料的制备及其发光增强研究35-57
• 3.1 引言35
• 3.2 实验结果与讨论35-55
• 3.2.1 Ag纳米颗粒对LaPO_4：Eu~(3+)3DOM材料发光增强的研究35-40
• 3.2.2 SiO_2包覆对LaPO_4：Eu~(3+)3DOM材料发光增强的研究40-45
• 3.2.3 Ag纳米颗粒对SiO_2包覆的LaPO_4：Eu~(3+)3DOM材料发光增强的研究45-52
• 3.2.4 Li~+掺杂对LaPO_4：Eu~(3+)3DOM材料发光增强的研究52-55
• 3.3 本章小结55-57
• 第四章 YbPO_4：Er~(3r)三维有序大孔材料制备及其上转换发光增强研究57-71
• 4.1 引言57
• 4.2 实验结果与讨论57-69
• 4.2.1 银纳米颗粒对YbPO_4：Er~(3+)3DOM材料上转换发光增强的研究57-62
• 4.2.2 Ag纳米颗粒与SiO_2包覆对YbPO_4：Er~(3+)3DOM材料上转换发光增强的研究62-69
• 4.3 本章总结69-71
• 第五章 总结71-75
• 5.1 结论71-72
• 5.2 创新点72
• 5.3 本论文不足之处72-75
• 致谢75-77
• 参考文献77-89
• 附录 攻读硕士学位期间发表的论文89

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 许珂敬;杨新春;李正民;;离子掺杂对纳米TiO_2薄膜光催化性能的影响[J];中国有色金属学报;2006年05期

2 王天喜;娄天军;杨凤霞;游红伟;;钠离子掺杂制备α-Fe_2O_3纳米棒[J];河南科技学院学报(自然科学版);2006年04期

3 贾波;苏革;刘天中;曹立新;柳伟;孙武珠;董征;王景;;铝离子掺杂氧化锌薄膜的溶胶-凝胶法制备及性能[J];材料导报;2010年S1期

4 古映莹;冯慧芬;胡肖华;漆坤熠;;镧离子掺杂M型钡铁氧体的结构及磁性研究[J];稀土;2012年06期

5 陈建华,王晓林,张培新,龚竹青;纳米二氧化钛粉末离子掺杂研究[J];广西大学学报(自然科学版);2005年01期

6 江宏富;周作兴;刘杏芹;孟广耀;;F离子掺杂TiO_2的性能研究[J];感光科学与光化学;2007年03期

7 姜洪波,高濂,张青红;铜离子掺杂对TiO_2纳米颗粒膜结构和性能的影响[J];无机材料学报;2002年04期

8 陈建华;赵翠华;龚竹青;王晓林;刘自力;;不同载体表面负载TiO_2薄膜的离子掺杂研究[J];工业催化;2005年12期

9 熊小莉;肖丹;;以镧离子掺杂硅胶为载体的联吡啶钌对氧敏感性的研究[J];四川大学学报(工程科学版);2006年01期

10 王苹;徐瑛;;纳米TiO_2的金属离子掺杂进展及其在环境友好材料中的应用(英文)[J];中山大学学报(自然科学版);2007年S1期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 陈月华;郭国霖;翟纯;;K~+离子掺杂对溶胶-凝胶动力过程的影响(Ⅱ)[A];第七届全国波谱学学术会议论文摘要集[C];1992年

2 栾勇;傅平丰;戴学刚;;氧化钛基光催化材料的离子掺杂和酸化改性[A];第五届中国功能材料及其应用学术会议论文集Ⅲ[C];2004年

3 王晓林;陈建华;龚竹青;;离子掺杂对纳米二氧化钛粉末光催化性能的影响[A];第十届全国粉体工程学术会暨相关设备、产品交流会论文专辑[C];2004年

4 张磊;樊勇利;于文志;;复合金属离子掺杂改善LiFePO_4的电化学性能[A];中国化学会第26届学术年会新能源与能源化学分会场论文集[C];2008年

5 王洋;段武彪;刘博;陈熙东;靳政;杨飞华;郭建平;;金属离子与非金属离子掺杂对于介孔TiO_2光催化性能的影响[A];中国化学会第29届学术年会摘要集——第34分会：纳米催化[C];2014年

6 陈建华;王晓林;赵翠华;龚竹青;;离子掺杂对纳米TiO_2薄膜光催化活性的影响研究[A];第1届全国工业催化技术及应用年会论文集[C];2004年

7 洪广言;孔丽;甘树才;张吉林;;稀土离子掺杂对YAG:Ce影响的研究[A];第14届全国晶体生长与材料学术会议论文集[C];2006年

8 张军杰;胡丽丽;姜中宏;;稀土离子掺杂的多组分玻璃光纤[A];《硅酸盐学报》创刊50周年暨中国硅酸盐学会2007年学术年会论文摘要集[C];2007年

9 吕静;胡琳娜;刘景;王广健;宋宝俊;;金属离子掺杂TiO_2的光催化性能研究[A];第五届中国功能材料及其应用学术会议论文集Ⅲ[C];2004年

10 赵黎明;李颖源;何肖群;卢维奇;;若干种离子掺杂TiO_2可见光催化剂的活性[A];中国化学会第二十五届学术年会论文摘要集（上册）[C];2006年

中国博士学位论文全文数据库 前6条

1 刘秋平;金属离子掺杂二氧化钛的光电性能改性研究[D];北京交通大学;2013年

2 陈艳平;热中子探测用稀土离子掺杂锂硅酸盐玻璃的制备与荧光性质研究[D];中国工程物理研究院;2014年

3 刘秀华;金属离子掺杂二氧化钛光催化剂的改性研究[D];中国工程物理研究院;2007年

4 刘清波;ZnO晶体形貌调控、离子掺杂及其生长动力学[D];河北大学;2013年

5 夏校良;阳离子掺杂稀土锆酸盐的有序无序转变与电学性能研究[D];哈尔滨工业大学;2011年

6 王莹;铕铽有机配合物的制备与金属离子掺杂及荧光性能研究[D];哈尔滨工业大学;2014年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 吕月鹏;水热法制备铁酸铋粉体的光催化性能研究[D];中国地质大学(北京);2015年

2 杨丽霞;稀土离子掺杂TiO_2/蒙脱土复合材料的制备及其性能研究[D];内蒙古师范大学;2015年

3 王敏;异质离子掺杂对NaYF_4:Yb~(3+),Er~(3+)上转换发光材料光学性能的研究[D];东华理工大学;2016年

4 李勇强;金属离子掺杂稀土氧化物的制备及其发光性能研究[D];安徽大学;2016年

5 齐海岳;基于稀土离子掺杂纳米材料的荧光与温度特性研究[D];燕山大学;2016年

6 王泽;铁离子掺杂低结晶度磷酸钙及其微球的制备与表征[D];山东大学;2016年

7 李俊;稀土离子掺杂磷酸盐三维有序大孔材料的制备及其发光增强的研究[D];昆明理工大学;2016年

8 李丽;金属离子掺杂纳米晶氧化铋薄膜制备及其光催化性能研究[D];哈尔滨工业大学;2008年

9 王晓林;二氧化钛光催化材料离子掺杂行为及机理研究[D];广西大学;2005年

10 呼德力格尔;稀土离子掺杂介孔氧化物的制备及其发光性质研究[D];内蒙古师范大学;2012年

  本文关键词：稀土离子掺杂磷酸盐三维有序大孔材料的制备及其发光增强的研究，由笔耕文化传播整理发布。

，

本文编号：254098