稀土掺杂氯氧化铋超薄纳米片的制备及其发光性能的研究

发布时间：2020-04-06 01:38

【摘要】：近年来,以石墨烯为代表的二维材料(2D)受到人们的热切关注。由于其超薄二维纳米材料具有独特的片层状结构,片层厚度仅为单原子层或者几个原子层的厚度,电子运动被限制在二维平面内,因此超薄二维(2D)纳米材料展现出独特的物理、化学、电子和光学特性。通常稀土离子的荧光特性与所处的晶体场环境有极大的关系。因此,超薄二维材料与稀土离子相结合,有可能会产生不同于传统的荧光现象。通过前期的探索发现,氯氧化铋随其二维尺寸的减小,其发光强度逐渐增强,这与已有的认知不相符,进一步认识这种独特的发光现象,有助于开发新型的荧光材料或者扩大材料的潜在应用。首先,我们通过超声辅助液相剥离的方法制备氯氧化铋超薄纳米片。在制备过程中,不同的超声条件以及不同的溶剂选择对剥离效果有很大的影响。通过对比实验,对溶剂,超声时间,超声频率等条件进行优化,成功制备了氯氧化铋超薄纳米片。在进一步的离心处理后,利用离心力的不同,得到了片层厚度分布不同的样品,为下一步的测试奠定了基础。随后,我们利用Eu~(3+)离子对微观环境灵敏的特性,研究了不同厚度氯氧化铋超薄纳米片荧光特性与片层厚度之间的相互关系。研究发现,氯氧化铋超薄纳米片片层厚度的改变会引起材料本身的铁电性所引起的极化场的改变,进而引起某些敏感跃迁的荧光分支比的改变,产生独特的荧光现象。由于片层厚度的减小,使得氯氧化铋超薄纳米片本身的自发极化增大的同时退极化场也随之增大,两者竞争的关系,因而使得I(~5D_0→~7F_2)/I(~5D_0→~7F_4)分之比呈现增大的趋势。为了进一步研究片层厚度对稀土离子荧光特性的影响,我们又研究了Er~(3+)离子掺杂氯氧化铋超薄纳米片的荧光特性。研究表明:首先,与未超声样品相比,在经过超声处理后,样品的光子雪崩现象消失,且随着片曾厚度的减小,光子数减小,红绿比增大,这是由于在退极化场跟量子尺寸效应共同影响下,减少了红光能级与绿光能级上的粒子布居数,使Er~(3+)的荧光特性发生改变。最后,我们通过在合成过程中改变乙醇和水的含量,利用化学法制备出来了不同厚度的BiOCl:Yb~(3+)/Er~(3+)纳米晶。研究发现:随着溶剂中乙醇含量的增加,样品厚度不断减薄,内电场增强,导致红光上转换发光强度不断增强。
【图文】：

模型图,二维材料,模型图

1.1 引言超薄二维纳米材料是一类新兴的纳米材料结构，独特的片层状结构，片层厚度仅为单原子层或者几个原子层，横向的尺寸在 100nm 以上或者几个微米甚至更大。由于电子运动被限制在二维平面内，因此超薄二维(2D)纳米材料展现出独特的物理、化学、电子和光学特性[1-3]。自从 2004 年以后，在 Geim 和 Novoselov等研究人员的共同努力下，利用机械剥离法的辅助下，制备了完整片层结构的Graphene，进而引起了研究人员对二维(2D)纳米材料的研究热情，在凝聚态物理(Condensed matter physics)、。材料科学(Materials science)。、化学(Chemistry)和。纳米技术(Nanotechnology)等领域的研究呈现出爆炸式的增长。尤其是以石墨烯为代表，超薄二维（2D）纳米材料在电子学，。光电子学，。电催化领域，电池，。超级电容器，。太阳能电池，。光催化，。传感器等方方面面均展现出巨大的潜在应用价值[4,5]。

二维,炉腔,衬底,方法

晶定.3更到斯十实环下化晶体。相比定实验条件.1 自下而对于大多更大的应用到。在制备超斯力的形成(1) CVD十几年间，实际操作中环，随后前驱下就可以得化剂是反应之下，CVD件对于特定前而上的制备数的材料而范围，即几超薄二维纳成，进而控制CVD 是一CVD 已经，将预选的驱体会反应得到超薄二维应过程中不可D 和湿化学前驱体的化备方法而言，自下几乎所有类型纳米材料的过制片层的生长一种在衬底上经逐渐发展并的衬底放入炉应或者沉积在维纳米片。在可或缺的。学合成方法化学反应[31-3下而上制备超型的超薄二过程中，通长厚度，得到上得到高纯并成为制造炉腔中吗，在衬底表面在一些生长法属于自下而37]。超薄二维纳二维材料都可通过抑制生长到所需要厚纯材料或者薄造大量超薄二一种或者多面。基于此种长过程中，例而上的思路纳米材料的方可能通过自长过程中片厚度的超薄二薄膜的传统二维纳米片多种气态前种方法，在例如生长单路，，这依赖于方法普遍适自下而上的方片层之间范德二维纳米材统方法。在过片的可靠方法前驱体在炉腔在合适的实验单层 Graphen于在适用，方法德瓦材料。过去法。腔内验条ne，
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TB383.1

【参考文献】