多功能稀土掺杂钼酸盐材料的制备及荧光特性研究

发布时间：2018-03-10 22:30

本文选题：钼酸盐　切入点：稀土离子　出处：《吉林大学》2016年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：近年来,无机微纳米稀土离子掺杂材料因其独有的电子、光学和化学特性,而且又具有耗能低、污染小、效率高、体积小等优点,使其在光源、显示、显像、光通信、传感、医疗等领域有着广泛的应用。在众多的稀土掺杂基质材料中,具有白钨矿结构的钼酸盐由于具有非常好的物理化学稳定性和光学特性而更备受瞩目。另外,金属钼酸盐具有较低的声子能量,能够提升辐射跃迁几率,进而使得量子产率得到提高。稀土离子掺杂材料有很多种制备方法,例如高温固相法、微波加热法、溶胶-凝胶法、溶剂法、共沉淀法、燃烧法、水热法等。其中,水热法是最简单、环保的合成路线,此方法不仅合成成本低、能耗低、制备所需温度低、能产生均一的、分散性好的样品,而且可以很灵活的调整反应条件(反应时间、反应温度、p H值)或者在制备过程中添加不同的螯合剂来获得理想结构和形貌的样品。本论文采用低温水热合成法,并通过添加适量的乙二胺四乙酸(EDTA)作为“形貌控制剂”合成了不同体系的稀土钼酸盐。利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(FE-SEM)、荧光光谱(PL、PLE)、上转换发光(UCL)、漫反射光谱(DRS)和电子结构等对样品进行了表征。具体内容包括以下几方面:(1)利用EDTA调谐的水热法成功的合成了新型自组装的三维花状的NaY(MoO_4)_2:Eu~(3+)微晶。表征结果表明初始溶液中的p H值对最终样品的晶相有着决定作用。实验结果表明EDTA的量不仅对NaY(MoO_4)_2:Eu~(3+)微晶的形貌有很大的影响,而且还影响其下转换发光强度。在样品的发射光谱中能够观察到很明显的红光,这归属于Eu~(3+)的5D0→7F2能级跃迁。当Eu~(3+)离子的掺杂浓度为20%时,其发光强度最大。在激发光谱中,峰值中心位于395 nm和465 nm的激发峰很好地符合白光LED中的近紫外光和蓝光激发,所以,此样品可应用于白光LED转换用的新型红色荧光粉。(2)一系列NaY(MoO_4)_2:Yb~(3+),Er~(3+)上转换荧光粉通过水热法制成,并在800℃下进一步煅烧4 h,详细地研究了Er~(3+)/Yb~(3+)共掺NaY(MoO_4)_2微晶的上转换光致发光特性,实验结果显示最佳的稀土掺杂浓度是2%Er~(3+)和10%Yb~(3+)。双光子激发上转换发光机制进一步揭示了绿色光强提升是通过一条新型的能量传递路径,该路径是由Yb~(3+)离子强的基态吸收和Yb~(3+) Mo O42 二聚体的激发态吸收组成的能级将能量有效的传递给Er~(3+)离子的高能级。在980 nm激光器的激发下,第一次系统地研究了NaY(MoO_4)_2在303到523 K间的热特性。通过计算分析发现,与先前报道的稀土荧光粉的灵敏度相比,该样品具有更高的灵敏度。从上述实验结果可以看出,NaY(MoO_4)_2:Yb~(3+),Er~(3+)微晶非常有希望做成具有高灵敏度的温度传感器。(3)利用简易的水热法成功的制备了不同掺杂浓度的NaCe(MoO_4)_2:Er~(3+)/Ho~(3+),Yb~(3+)上转换粉末样品。根据电镜图分析可知EDTA是非常重要的形貌控制剂,不仅对形貌的形状有决定性的影响,而且还能控制晶粒大小。首次通过改变晶体的晶格参数从而调谐钼酸盐的带边吸收,进一步实现NaCe(MoO_4)_2:Er~(3+)/Ho~(3+),Yb~(3+)样品的双色可调谐发光。通过优化稀土离子的掺杂浓度及敏化剂共掺的方法研究了所制备样品的发光特性,并详细分析了其发光机理。分别通过能级图有条理的介绍了添加EDTA和不添加EDTA两种样品的发光机制。成功的探索出一条在提升绿色光强的同时降低红色发光强度的创新性方法,即在Er~(3+)/Ho~(3+),Yb~(3+)共掺NaCe(MoO_4)_2样品制备过程中加入0.1 g EDTA,从而提高绿色发光的效率,获得具有较高纯度的绿色光。这些实验结果表明,NaCe(MoO_4)_2:Er~(3+)/Ho~(3+),Yb~(3+)晶体可以在三维显示器、绿色激光器和生物等领域具有潜在的应用价值。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ133.3;O611.3

【相似文献】