稀土掺杂复合氟化物纳米材料的控制合成及上转换发光性能探究
发布时间：2019-11-28 08:15
【摘要】：稀土元素常常以三价稀土离子的形式存在,而且三价稀土离子能够显示出良好的发光性能。这主要是由于稀土元素5d、6s和4f亚层中的电子非常容易失去,而且稀土元素4f层中的电子可在不同能级间跃迁。虽然稀土发光材料是众多发光材料中最为重要的一类材料,但在实际的应用中人们发现直接激发三价稀土离子是一个相对低效的过程,而在基质晶格中掺入稀土离子却可获得令人非常满意的发光性能。此外,稀土掺杂的纳米材料比起量子点、有机染料分子等物质能够显示出很多优异的性能,如具有较低的毒性、较高的化学稳定性等。基于上述考虑,本文选择了稀土掺杂的复合氟化物纳米材料作为我们的研究对象。目前,制备稀土掺杂复合氟化物上转换纳米材料的方法有很多,其中热分解法因可制备出分散性好、发光强、尺寸小等高品质的纳米材料而备受人们的喜爱。在本文中,我们在采用文献报到的热分解法的同时对该法进行了适当的改进,并利用在高沸点有机溶剂油酸(OA)为配体,1-十八烯(ODE)为稳定剂的混合溶液中共热Gd(CF3COO)3和CF3COOA (A=Li+、Na+)或共热Gd(CF3COO)3和KF的方法制备出了一系列形貌规则的LiGdF4、NaGdF4和KGd2F7纳米材料。而且样品的晶相、形貌和上转换发光性能是通过使用X射线粉末衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、高分辨率的透射电子显微镜(HRTEM)和日立F-4600荧光分光光度计进行表征的。主要的研究内容如下所示:(1)通过精确调控三氟乙酸钠/稀土三氟乙酸前驱体即CF3COONa/Gd(CF3COO)3的投料比、反应温度、反应时间等条件,利用改进了的热分解法,制备出了单分散、自组装的α-NaGdF4:Yb0.2Er0.02纳米颗粒和高分辨结构的β-NaGdF4:Yb0.2Er0.02纳米颗粒,并对其尺寸大小、形貌演变的自组装过程、晶相转变的条件、发光性能等进行了探究。(2)纯的LiGdF4:Yb0.2Er0.02纳米片的制备,采用的是在高沸点有机溶剂中热解CF3COOLi/Gd(CF3COO)3的方法。其测试结果表明:纯的LiGdF4纳米材料的最佳合成条件是:Li/RE=3,t=4h,T=310℃。样品在980 nm近红外光的激发下,出现了两个明显的发射带,分别是位于523 nm和544 nm处的绿色上转换发射带和位于672 nm处的红色上转换发射带。(3)将前驱体和氟化钾溶解在OA/ODE的混合体系中,通过操控稀土三氟乙酸前驱体与氟化钾的比例、反应的温度、反应的时间等条件,我们合成了超细KGd2F7:Yb0.2Er0.02纳米球。此外,我们探究了不同反应条件对样品的尺寸大小和上转换发光性能的影响。
【图文】：
ＲＥ邋＝１，邋Ｔ＝２５０邋°Ｃ，邋２６０邋°Ｃ，邋２７０邋Ｖ，邋２８０邋Ｖ，邋２９０邋°Ｃ，邋３００邋°Ｃ，邋３１０邋°Ｃ，逡逑３２０邋°Ｃ．逡逑图２－１是ａ－ＮａＧｄＦ４：Ｙｂａ２Ｅｒａ0２纳米颗粒的ＸＲＤ图谱。这些样品是在ＲＥ／Ｎａ＝ｌ，逡逑Ｔ＝２５０邋°Ｃ，邋２６０邋°Ｃ，邋２７０邋°Ｃ，２８０邋°Ｃ，邋２９０邋°Ｃ，邋３００邋°Ｃ，邋３１０邋°Ｃ，邋３２０邋°Ｃ邋的反应条件下制备而逡逑得到的。图谱中每个ａ－ＮａＧｄＦ４：Ｙｂ0．２Ｅｒ＿纳米颗粒的衍射峰的２０角位置均与相应的标逡逑准卡片（ＪＣＰＤＳ邋Ｎｏ．２７－０６９７空间群为Ｆｍ－３ｍ晶格常数ａ＝ｂ＝ｃ＝５．５１８Ａ）相吻合，表逡逑明所得的样品均为立方结构。逡逑图２－２所示是当Ｎａ／ＲＥ比例为２时，在３１０°Ｃ反应温度下合成的逡逑（３－ＮａＧｄＦ４：Ｙｂａ２Ｅｒａ0２纳米颗粒的ＸＲＤ图谱。图谱中ｐ－ＮａＧｄＦ４：Ｙｂａ２ＥｒａＱ２纳米颗粒的衍逡逑射峰的％角位置与相应的标准卡片（ＪＣＰＤＳ邋Ｎｏ．２７－０６９９晶格常数ａ＝邋６．０２０邋Ａ，邋ｃ＝邋３．６０１逡逑Ａ）相吻合，表明所得的样品为六角结构。逡逑图２－３是不同Ｎａ７ＲＥ比例条件下，在油酸和十八烯的体系中合成的几种逡逑ＮａＧｄＦ４：Ｙｂａ２Ｅｒ0．0２纳米颗粒的ＸＲＤ图谱。从图谱中可以看出，图谱中各样品的衍射逡逑峰的划角位置均与相应的标准卡相对应
ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ邋ａｔ邋Ｎａ／ＲＥ邋＝２，邋Ｔ＝３１０邋°Ｃ邋ａｎｄ邋ｔｈｅ邋ｓｔａｎｄａｒｄ逡逑ｐａｔｔｅｒｎ邋ｏｆ邋（３－邋ＮａＧｄＦｔ逡逑图２－４是在Ｎａ／ＲＥ＝１，邋Ｔ＝３１０°Ｃ时，通过改变反应的时间合成的逡逑ａ－ＮａＧｄＦ４：ＹｂＱ．２Ｅｒａ0２纳米颗粒的ＸＲＤ图谱。从图中可看出，各样品的衍射峰的２０角逡逑位置均与相应的标准卡片相对应，而且样品具有较大强度的衍射峰，这说明样品的结逡逑晶度较好。逡逑结合图２－１和图２－２可知，在相同的反应温度下，通过增大Ｎａ／ＲＥ的比例，合成逡逑１６逡逑
【学位授予单位】：内蒙古师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TB383.1;TQ422
【图文】：
ＲＥ邋＝１，邋Ｔ＝２５０邋°Ｃ，邋２６０邋°Ｃ，邋２７０邋Ｖ，邋２８０邋Ｖ，邋２９０邋°Ｃ，邋３００邋°Ｃ，邋３１０邋°Ｃ，逡逑３２０邋°Ｃ．逡逑图２－１是ａ－ＮａＧｄＦ４：Ｙｂａ２Ｅｒａ0２纳米颗粒的ＸＲＤ图谱。这些样品是在ＲＥ／Ｎａ＝ｌ，逡逑Ｔ＝２５０邋°Ｃ，邋２６０邋°Ｃ，邋２７０邋°Ｃ，２８０邋°Ｃ，邋２９０邋°Ｃ，邋３００邋°Ｃ，邋３１０邋°Ｃ，邋３２０邋°Ｃ邋的反应条件下制备而逡逑得到的。图谱中每个ａ－ＮａＧｄＦ４：Ｙｂ0．２Ｅｒ＿纳米颗粒的衍射峰的２０角位置均与相应的标逡逑准卡片（ＪＣＰＤＳ邋Ｎｏ．２７－０６９７空间群为Ｆｍ－３ｍ晶格常数ａ＝ｂ＝ｃ＝５．５１８Ａ）相吻合，表逡逑明所得的样品均为立方结构。逡逑图２－２所示是当Ｎａ／ＲＥ比例为２时，在３１０°Ｃ反应温度下合成的逡逑（３－ＮａＧｄＦ４：Ｙｂａ２Ｅｒａ0２纳米颗粒的ＸＲＤ图谱。图谱中ｐ－ＮａＧｄＦ４：Ｙｂａ２ＥｒａＱ２纳米颗粒的衍逡逑射峰的％角位置与相应的标准卡片（ＪＣＰＤＳ邋Ｎｏ．２７－０６９９晶格常数ａ＝邋６．０２０邋Ａ，邋ｃ＝邋３．６０１逡逑Ａ）相吻合，表明所得的样品为六角结构。逡逑图２－３是不同Ｎａ７ＲＥ比例条件下，在油酸和十八烯的体系中合成的几种逡逑ＮａＧｄＦ４：Ｙｂａ２Ｅｒ0．0２纳米颗粒的ＸＲＤ图谱。从图谱中可以看出，图谱中各样品的衍射逡逑峰的划角位置均与相应的标准卡相对应
ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ邋ａｔ邋Ｎａ／ＲＥ邋＝２，邋Ｔ＝３１０邋°Ｃ邋ａｎｄ邋ｔｈｅ邋ｓｔａｎｄａｒｄ逡逑ｐａｔｔｅｒｎ邋ｏｆ邋（３－邋ＮａＧｄＦｔ逡逑图２－４是在Ｎａ／ＲＥ＝１，邋Ｔ＝３１０°Ｃ时，通过改变反应的时间合成的逡逑ａ－ＮａＧｄＦ４：ＹｂＱ．２Ｅｒａ0２纳米颗粒的ＸＲＤ图谱。从图中可看出，各样品的衍射峰的２０角逡逑位置均与相应的标准卡片相对应，而且样品具有较大强度的衍射峰，这说明样品的结逡逑晶度较好。逡逑结合图２－１和图２－２可知，在相同的反应温度下，通过增大Ｎａ／ＲＥ的比例，合成逡逑１６逡逑
【学位授予单位】：内蒙古师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TB383.1;TQ422
【参考文献】
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1 孟根拉布其;德格吉呼;斯琴;;β-Na(Y_(1.5-x-y)Na_(0.5))F_6:Yb_xTm_y纳米颗粒的合成及其上转换发光性质[J];中国科学:化学;2013年05期
2 陈U，
本文编号：2566979
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