稀土掺杂钙钛矿结构发光和光催化材料的制备与性能研究
本文选题:钙钛矿结构 切入点:发光材料 出处:《天津理工大学》2017年硕士论文
【摘要】:钙钛矿结构材料在压电、铁电、发光、催化、磁电阻等多种功能材料领域都占有重要地位,是当前材料科学领域的研究热点。本学位论文围绕稀土掺杂的具有钙钛矿结构的荧光粉材料和光催化材料的制备及相关性能的研究展开工作,探究稀土离子掺杂对钙钛矿结构材料发光性能和光催化性能的影响。主要成果如下:1.钙钛矿结构BaSiO_3:Eu~(2+)材料的制备及发光性质与光催化性能的研究。采用高温固相法和共沉淀法制备BaSiO_3:Eu~(2+)荧光粉材料,比较二者的发光性质后发现,高温固相法制得的样品为505 nm的绿光发射,而共沉淀法制备的样品为570 nm的黄光发射。通过实验辨明了Eu~(2+)在钙钛矿结构BaSiO_3基质中的本征发射为570 nm的黄光发射,而文献中报道的505 nm的绿光发射源于高温固相反应过程中生成的杂相Ba2SiO4:Eu~(2+)的发光。同时,本文还对纯钙钛矿结构BaSiO_3:Eu~(2+)材料进行了光催化性能的研究,结果显示其光催化性能较差。2.钙钛矿结构SrTiO_3:Pr~(3+)/Eu~(3+)材料的制备及发光性质的研究。采用溶胶凝胶法制备SrTiO_3:Pr~(3+)/Eu~(3+)荧光粉材料并研究其发光性质。结果表明SrTiO_3:Pr~(3+)荧光粉材料中Pr~(3+)的激发源于基质的带间吸收、Ti-O间电荷迁移跃迁和缺陷能级吸收;Eu~(3+)在SrTiO_3:Eu~(3+)荧光粉材料中的激发则来自于电荷迁移态、基质和Eu~(3+)离子之间通过非辐射交叉弛豫的过程实现有效的能量传递。3.稀土掺杂钙钛矿结构SrTiO_3材料的制备及光催化性能的探究。通过溶胶凝胶法制备了Y、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb和Lu元素掺杂的SrTiO_3光催化材料并对比其光催化性能,发现在相同条件下,Y~(3+)掺杂SrTiO_3材料的催化性能最佳,对光的利用率可达96%。除此之外,我们通过改变Eu~(3+)掺杂浓度、制备方法、调节反应溶液pH值及反应气氛四个方面分析其对Eu~(3+)掺杂钙钛矿结构SrTiO_3的光催化性能的影响。结果如下:实验条件相同的情况下,浓度为0.08 mol Eu~(3+)掺杂的SrTiO_3样品紫外-可见光照160 min之后对罗丹明B的降解率为70%,但采用溶胶凝胶法在反应溶液pH=5并在空气中烧结的0.02 mol Eu~(3+)掺杂SrTiO_3光催化性能更好,对RhB的降解率为92%。
[Abstract]:Perovskite structural materials play an important role in the fields of piezoelectric, ferroelectric, luminescent, catalytic, magnetoresistance and other functional materials. This dissertation focuses on the preparation and properties of rare earth doped phosphors and photocatalytic materials with perovskite structure. To explore the effect of rare earth ion doping on the photoluminescence and photocatalytic properties of perovskite structure materials. The main results are as follows: 1. Preparation, luminescence and photocatalytic properties of perovskite structure BaSiO_3:Eu~(2) materials. BaSiO_3:Eu~(2) phosphors were prepared by co-precipitation method. Comparing the luminescence properties of the two methods, it was found that the green emission of the samples obtained by high temperature solid phase method was 505 nm. However, the sample prepared by coprecipitation is yellow light emission of 570nm. The intrinsic emission of Eu~(2 in perovskite structure BaSiO_3 matrix is identified as 570nm yellow light emission. However, the green emission of 505nm reported in the literature originated from the luminescence of heterophase Ba2SiO4:Eu~(2 generated during the high temperature solid state reaction. Meanwhile, the photocatalytic properties of pure perovskite structure BaSiO_3:Eu~(2) materials were also studied. The results show that the photocatalytic properties of perovskite structure SrTiO_3:Pr~(3 / Eufon 3) are poor. The preparation and luminescence properties of perovskite structure SrTiO_3:Pr~(3 / Euf3) phosphors are studied. The SrTiO_3:Pr~(3 / EEU 3) phosphors have been prepared by sol-gel method and their luminescence properties have been studied. The results show that SrTiO_3:Pr~(3) phosphors are phosphors. The excitation of Pr~(3) in the SrTiO_3:Eu~(3) phosphors originates from the charge transfer transition between the interband absorption of Ti-O and the absorption of the defect energy levels from the charge transfer state in the SrTiO_3:Eu~(3) phosphors. The effective energy transfer between the matrix and Eu~(3 ions was achieved through the process of non-radiative cross-relaxation. 3.The preparation and photocatalytic properties of rare-earth doped perovskite structure SrTiO_3 materials were investigated. The preparation of SrTiO_3 with rare earth doped perovskite structure and its photocatalytic properties were studied by sol-gel method. The photocatalytic properties of SrTiO_3 photocatalytic materials doped with pigment were compared. It is found that the catalytic performance of the doped SrTiO_3 material is the best under the same conditions, and the utilization ratio of light can reach 96%. In addition, by changing the concentration of Eu~(3), the preparation method is obtained. The effects of the reaction solution pH value and reaction atmosphere on the photocatalytic properties of perovskite SrTiO_3 doped with Eu~(3 were analyzed. The results are as follows: under the same experimental conditions, The degradation rate of rhodamine B in the SrTiO_3 sample doped with 0.08 mol Eu~(3 was 700.The degradation rate of rhodamine B was 700.The photocatalytic activity of SrTiO_3 doped with 0.02 mol Eu~(3 sintered in the reaction solution pH=5 and in air by sol-gel method was better. The degradation rate of RhB was 92%.
【学位授予单位】:天津理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:O643.36
【相似文献】
相关期刊论文 前10条
1 祝远民;刘锐锐;詹倩;;畸变钙钛矿结构的晶体定向转换方法与应用[J];人工晶体学报;2014年05期
2 孙尚梅;郑云先;;钙钛矿结构类型功能材料的制备方法概述[J];延边大学学报(自然科学版);2008年02期
3 常振勇,崔连起;钙钛矿金属氧化物催化剂的研究与应用综述[J];精细石油化工;2002年03期
4 杨志胜;杨立功;吴刚;汪茫;陈红征;;基于有机/无机杂化钙钛矿有序结构的异质结及其光伏性能的研究[J];化学学报;2011年06期
5 陈志雄,周方桥,付刚,唐大海;钙钛矿结构陶瓷N型半导化评述[J];材料导报;2000年03期
6 庄志强;王蕴辉;施红阳;;铌镁酸铅类钙钛矿结构铁电多晶体的制备技术[J];华南理工大学学报(自然科学版);1992年03期
7 赵旭,栗萍,唐贵德,张变芳,禹日程;Nb掺杂对双钙钛矿化合物居里温度的影响[J];河北师范大学学报;2004年04期
8 范厚刚,姜伟棣,宫杰,杨丽丽,杨景海;LaNiO_3的制备及结构的研究[J];吉林师范大学学报(自然科学版);2004年02期
9 钟伟,吴小玲,姜洪英,汤怒江,都有为;碱金属掺杂ABO_3和A_3B_2O_7型钙钛矿磁卡、磁电阻效应研究[J];稀有金属;2003年05期
10 方亮,张辉,孟范成,洪学濵,刘韩星,袁润章;类钙钛矿新铌酸盐Ba_5LaTi_2Nb_3O_(18)的合成、结构与介电特性[J];高等学校化学学报;2004年07期
相关会议论文 前10条
1 孟健;冯静;刘孝娟;吕敏峰;刘建芬;周德凤;;层状钙钛矿结构化合物的电性和磁性的研究[A];中国化学会第二十五届学术年会论文摘要集(下册)[C];2006年
2 童鹏;孙玉平;;锰基反钙钛矿结构功能材料研究进展[A];2012中国功能新材料学术论坛暨第三届全国电磁材料及器件学术会议论文摘要集[C];2012年
3 李菲;翁履谦;徐国跃;张楼英;;溶液络合法制备钙钛矿结构电子陶瓷粉体的合成与表征[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
4 肖万生;谭大勇;熊小林;刘景;徐济安;;PbCrO_3立方钙钛矿压致等结构相变[A];中国矿物岩石地球化学学会第13届学术年会论文集[C];2011年
5 欧俊;吴伯麟;钟莲云;董顺熙;;Ba(Mg~(x/12)Ta~(2x/12)Zr~((12-3x)/12))O_3系统相关系的研究[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
6 单跃进;;新型热电换能材料-有序钙钛矿结构氧化物Cd_3TeO_6的研究[A];2004年中国材料研讨会论文摘要集[C];2004年
7 程思园;吴刚;邓萌;陈红征;汪茫;;基于N-6-氨己基咔唑的有机-无机杂化层状钙钛矿材料[A];2007年全国高分子学术论文报告会论文摘要集(下册)[C];2007年
8 田庚方;李国宝;廖复辉;林建华;刘蕴韬;陈东风;;新型六方钙钛矿Ba_5Ho_(1-x)Mn_4O_(15-y)的合成、结构与性质[A];中国原子能科学研究院年报 2009[C];2010年
9 隋郁;王阳;王先杰;王一;朱瑞滨;;钙钛矿La_(1-x)Ce_xCoO_3自旋态转变驱动的热电响应[A];2011中国材料研讨会论文摘要集[C];2011年
10 陈涛;;形成CH_3NH_3PbI_(3-x)Cl_x钙钛矿吸收层的化学路径以及在反式电池结构中应用[A];中国化学会第29届学术年会摘要集——第25分会:有机光伏[C];2014年
相关博士学位论文 前10条
1 董广志;铋基钙钛矿结构材料的制备与电学性能研究[D];西北工业大学;2016年
2 季庚午;钙钛矿太阳能电池中界面电子结构的研究[D];中国科学院研究生院(上海应用物理研究所);2017年
3 徐晓宝;钙钛矿太阳能电池工作机理、回滞、降解研究[D];华中科技大学;2015年
4 李晓冬;有机和钙钛矿太阳能电池的界面调控及性能研究[D];中国科学院宁波材料技术与工程研究所;2016年
5 曹勇;高温非钙钛矿结构质子导体离子掺杂及其性能研究[D];华中科技大学;2016年
6 张振宇;有机卤化钙钛矿材料的合成及其光物理特性的研究[D];吉林大学;2017年
7 张晨阳;钙钛矿多铁材料的合成与性质研究[D];吉林大学;2015年
8 赵立峰;非均质锰基钙钛矿的磁及输运特性研究[D];华中科技大学;2005年
9 童鹏;反钙钛矿结构镍基化合物研究[D];中国科学院研究生院(合肥物质科学研究院);2007年
10 杨威;高活性纳米LaFe系钙钛矿的控制合成及其催化脱除小分子污染气体的机制研究[D];北京化工大学;2013年
相关硕士学位论文 前10条
1 肖池池;In掺杂SrCe_(0.95)Tm_(0.05)O_(3-δ)膜的稳定性和透氢量研究[D];华南理工大学;2015年
2 唐瑾;钙钛矿复合铁电薄膜的制备研究[D];上海师范大学;2015年
3 骆宗力;钙钛矿太阳能电池制备技术研究[D];河北大学;2015年
4 符凯亮;平面异质结钙钛矿太阳电池的模拟与制备研究[D];郑州大学;2015年
5 姚海云;钙钛矿型Pb基反铁电陶瓷粉的合成、结构表征及电性能[D];内蒙古工业大学;2015年
6 周欢欢;基于掺氯有机金属卤化物钙钛矿材料的高效太阳能电池研究[D];郑州大学;2015年
7 黄利克;平面异质结结构钙钛矿太阳电池的研究[D];宁波大学;2015年
8 董旭;基于有机/无机杂化钙钛矿材料的太阳能电池研究[D];常州大学;2015年
9 刘文强;杂化钙钛矿太阳能电池的制备与性能研究[D];河南大学;2015年
10 孙邴洋;钙钛矿结构光催化材料改性研究:SrTiO_3和NaNbO_3[D];河南大学;2015年
,本文编号:1661785
本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/huaxue/1661785.html