改性二氧化钒的制备及其上转换发光性能的研究

发布时间：2020-08-17 19:46

【摘要】：VO_2是一种在诸多领域都具有广阔应用前景的热致相变材料,将其作为基质材料掺杂稀土元素,将上转换发光与VO_2独特的相变特性相结合,有很好的研究潜力。本论文采用水热合成法以及高温退火处理工艺,制备了热致相变Yb~(3+)/Ho~(3+)/VO_2上转换发光材料。探索了制备工艺,研究了影响上转换发光性能的条件,以及钬、镱掺杂对二氧化钒相变温度的影响。通过对制备样品进行XRD测试,SEM微观形貌探究,确定VO_2(B)最优制备工艺参数选择为水热温度180°C、水热时间24 h、五氧化二钒与草酸最佳摩尔比为1:2。VO_2(M)最优制备工艺参数选择为退火温度600°C,退火时间4 h,退火升温速率为1°C/min。采用最佳合成工艺,制备不同稀土掺杂浓度Ho~(3+)/VO_2(M)以及Yb~(3+)/Ho~(3+)/VO_2(M),利用DSC测试其相变温度,确定最佳Ho元素单掺浓度为2 mol%,此时降低二氧化钒相变温度3°C。确定最佳Ho、Yb元素二元掺杂浓度为Ho:2 mol%,Yb:5 mol%,此时降低二氧化钒相变温度11°C。双掺对二氧化钒相变温度的降低效果优于单掺。在980 nm光源激发下,探索了Ho~(3+)/Yb~(3+)/VO_2(M)样品上转换发光性能。确定最佳上转换发光强度时Ho、Yb元素掺杂浓度为Ho:2 mol%,Yb:5 mol%。通过光谱测试表明550 nm(5F4/5S2→5I8)处为上转换绿光的发射峰,在660 nm(5F5→5I8)处为上转换红光发射峰。绿光的强度大于上红光。改变上转换发光测试温度,随温度升高,上转换发光强度呈现先减弱后增强的趋势,当测试温度超过相变温度时,上转换发光强度达到峰值。改变测试功率对Ho~(3+)/Yb~(3+)/VO_2(M)样品上转换发光机制进行探索,绘制出了Ho~(3+)/Yb~(3+)/VO_2(M)的功率曲线,得出红绿光的发光过程均为两光子过程。最后结合Ho~(3+)、Yb~(3+)离子的能级图,通过能级跃迁方程表述了红绿光内在发光机理。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TQ135.11
【图文】：

示意图,激发态吸收,能级,示意图

通过熔融法制备钬镱双掺氟氧化物，在 980和绿光。机制不相同的能级结构，这使得不同稀土离子有换发光过程中最常见的三种机制分别是：激on）、光子雪崩（Photon avalanche）、能量传递（。以下作简要描述。中最常见的两个机制就是基态吸收和激发态激发下，处于基态能级 E1 的稀土粒子，吸过程。随后，分布在 E2能级上的稀土离子再A 过程。最后，位于 E3能级的激发态稀土离级，该过程实现上转换发光。Er3+、Ho3+、合适的激发光源就能够获得较高的 ESA 效率

示意图,连续能量,能级,示意图

哈尔滨工业大学理学硕士学位论文的能量，在上转换发光过程中一般为的 E2能级，经由 ET1 过程把能量传输子会跃迁至高能级的激发态；随后，给 B 离子，接收了第二次能量的 BE3能级退激发跃迁回 E1能级，该过程离子的 A 会退激发到基态。SET 过也即掺杂离子的浓度会成为影响发

能级图,敏化,能级图,能级

E3能级退激发跃迁回 E1能级，该过程会化离子的 A 会退激发到基态。SET 过程，也即掺杂离子的浓度会成为影响发光图 1-2 连续能量传递能级示意图转换（CSU，Cooperative Sensitized Upconv

【参考文献】