稀土掺杂钡基纳米材料可控组装及发光性能研究

发布时间：2020-10-26 05:34

　　 稀土离子具有丰富的能级和独特的电子结构,因此,选择合适基质材料掺杂稀土离子构筑功能性稀土掺杂纳米材料已经成为当今科学领域比较前沿的研究方向。目前,高浓度稀土离子掺杂是操控纳米材料的晶体结构的一种流行的策略,然而高浓度稀土离子掺杂会带来稀土浓度淬灭效应,从而降低其发光性能。另一方面,稀土离子作为一种优异的激光激活离子,将其掺杂到非线性光学材料中会同时改变其激光性能和非线性光学性能,使稀土掺杂非线性光学材料成为一种优异的激光自倍频材料。因此,本论文制备得到了几种典型的稀土掺杂钡基纳米材料,系统地研究了稀土掺杂纳米材料的构筑机理,并对其光致发光和非线性光学性能进行了充分的探索。其主要内容如下:(1)选择碳酸钡作为第一种基质材料:利用简单水热合成方法制备得到具有不同结构的稀土掺杂碳酸钡纳米材料。研究发现,少量稀土离子Tb~(3+)掺杂可以同时调控BaCO_3:x%Tb(x=1、3、5)纳米材料的尺寸、形貌和发光性能。从这些材料的荧光发射数据发现,BaCO_3:x%Tb纳米材料具有良好的发光性能,且当x=3时,BaCO_3:3%Tb纳米材料的发光最强。从这些材料的激发谱图和荧光寿命谱图发现,主体BaCO_3与掺杂Tb~(3+)之间存在强的发光共振能量转移。(2)选择非线性光学材料偏硼酸钡作为第二种基质材料:利用简单水热合成方法,通过调控溶液的PH,制备得到形貌较好的γ-BaB_2O_4纳米线。将γ-BaB_2O_4纳米线在不同温度下(500℃、600℃、700℃和750℃)煅烧,确定γ-BaB_2O_4到β-BaB_2O_4相变的最佳温度。最终,在温度为750℃下煅烧,γ-BaB_2O_4纳米线成功转变为另一种晶相β-BaB_2O_4纳米棒。对β-BaB_2O_4纳米材料进行非线性光学性能表征发现,β-BaB_2O_4在一个宽的光谱范围内(800 nm-1064 nm)产生可调的二次谐波发射。然而,β-BaB_2O_4:Tb纳米材料的非线性光学谱图中没有出现激光自倍频信号峰,导致这个结果的原因可能是由于选择的稀土离子与材料相位不匹配所致。这些结果为今后的激光自倍频材料的研究提供了一定理论与实验基础。
【学位单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TQ422;TB383.1
【部分图文】：

图 1-3 高温固相法制备出的纳米材料溶胶凝胶法胶凝胶法是一种新兴的制备稀土发光材料的方法[33]。这个方法的优可以达到纳米的级别；该方法制备得到的材料发光性能好，并且需度，最重要的是得到的产品纯度较高。虽然这个方法有许多的优点的过程中成本相对较高，而且操作比较复杂，并在合成过程中使用人的身体有害。

图 1-3 高温固相法制备出的纳米材料溶胶凝胶法胶凝胶法是一种新兴的制备稀土发光材料的方法[33]。这个方法的优可以达到纳米的级别；该方法制备得到的材料发光性能好，并且需度，最重要的是得到的产品纯度较高。虽然这个方法有许多的优点的过程中成本相对较高，而且操作比较复杂，并在合成过程中使用人的身体有害。

燕山大学工学硕士学位论文中会有大量热量被释放出来。制备出来的稀土材料粒径小，法比较显著的优点。淀法土无机材料常用的一种“软化学”合成法就是共沉淀法[38]。共的控制沉淀条件（PH，搅拌速度和溶液的滴加速度等）。通过制备出大量产物，并且这些产物具有良好的性能。这个合成设备，所以共沉淀法在以后的应用中将会有很大的市场价值量的生产制备，但是得到的产物纯度不高，而且不太容易过
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本文编号：2856573