稀土发光材料的合成、表征及性能研究

发布时间：2017-06-09 07:03

  本文关键词：稀土发光材料的合成、表征及性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：光功能材料如稀土发光材料、碳点等具有独特的光学性能而使其备受关注。本文主要利用水热法制备了多种稀土离子掺杂的纳米发光材料:Eu~(3+),Ce~(3+),Tb~(3+)掺杂的β-SrHPO_4纳米发光材料,以及Yb~(3+),Er~(3+),Tm~(3+)掺杂的NaYF_4上转换发光材料,利用XRD、SEM、IR、TEM、PL光谱等多种分析手段对样品的物相、形貌、发光性能等进行表征。合成了一种具有优异发光性能的碳材料,详细讨论了该材料的制备、光学性能以及在离子检测方面的应用,该材料能够与稀土发光材料进行复合,复合后可显著提高稀土发光材料的上转换发光性能。此外,还合成了一种可见光激活的光催化剂BiVO_4,研究了其光催化性能并探讨了提高其光催化性能的方法。主要研究结果如下:采用水热法合成了β-SrHPO_4以及(Eu~(3+),Ce~(3+),Tb~(3+))掺杂的β-SrHPO_4。结果表明,稀土离子的掺杂并没有改变β-SrHPO_4的相结构,然而,β-SrHPO_4的形貌由片状转变为纳米晶状;在紫外光激发下,所制备的β-SrHPO_4:Eu~(3+),β-SrHPO_4:Ce~(3+),Tb~(3+)以及β-SrHPO_4:Ce~(3+)纳米材料分别显示出掺杂Eu~(3+)、Tb~(3+)以及Ce~(3+)离子的特征发射。利用水热合成法,以麦秆为原料制备出了一种呈长方体状的碳材料。实验表明,该立方体状碳材料表现出与碳点相似的光学性能,该碳材料能够溶解至水中形成澄清透明的溶液,当向此碳材料溶液中加入一定量氟化物后,溶液的颜色由黄色转变为红棕色。因此,该碳材料有望成为一种可视检测氟离子的传感器。采用水热法合成了一系列具有不同形貌(球状、棒状、管状)的NaYF_4:Yb~(3+),Er~(3+)(Tm~(3+))上转换发光材料,并将其与上述合成的碳材料进行复合,详细讨论了复合前后对NaYF_4的物相、形貌及上转换发光性能的影响。实验表明:与碳材料复合后能够显著提高NaYF_4:Yb~(3+),Er~(3+)(Tm~(3+))的上转换发光性能。利用水热法合成了可见光光催化剂BiVO_4,探究了反应溶液的pH对BiVO_4形貌的影响,在进行可见光光催化实验过程中,向反应体系中加入AgNO_3,光照一定时间后,形成了BiVO_4:Ag异质结构材料,由于BiVO_4和Ag之间的协同作用,这种异质结构材料能够大大提高BiVO_4的光催化效率。
【关键词】：光功能材料 稀土离子 发光 光催化 离子检测
【学位授予单位】：郑州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ133.3;TQ422
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 绪论10-26
• 1.1 稀土纳米发光材料概述10-14
• 1.1.1 稀土元素的特性及应用10-12
• 1.1.2 稀土纳米发光材料12-14
• 1.1.2.1 稀土纳米发光材料的发光过程及特点13-14
• 1.2 稀土纳米发光材料的合成14-16
• 1.2.1 沉淀法15
• 1.2.2 水热法15
• 1.2.3 溶胶-凝胶法15-16
• 1.3 稀土纳米发光材料的发光性能表征16
• 1.3.1 荧光光谱16
• 1.3.2 荧光寿命16
• 1.4 稀土纳米发光材料的应用16-17
• 1.4.1 生物应用16-17
• 1.4.2 稀土纳米发光材料的研究现状17
• 1.5 课题的提出17-19
• 参考文献19-26
• 第二章 稀土离子掺杂磷酸氢锶的合成与荧光性能研究26-36
• 2.1 引言26-27
• 2.2 实验部分27
• 2.2.1 样品的合成27
• 2.2.2 样品的表征27
• 2.3 结果与讨论27-33
• 2.3.1 物相与形貌27-31
• 2.3.2 荧光性能31-33
• 2.4 小结33-34
• 参考文献34-36
• 第三章 长方体碳材料的合成，荧光性能及应用研究36-46
• 3.1 引言36-37
• 3.2 实验部分37
• 3.2.1 材料的合成37
• 3.2.2 样品的表征37
• 3.3 结果与讨论37-41
• 3.3.1 CCs的形貌与荧光性能37-39
• 3.3.2 氟离子的检测39-41
• 3.4 小结41-43
• 参考文献43-46
• 第四章 稀土离子掺杂NaYF_4的合成、表面修饰及性能研究46-64
• 4.1 引言46-47
• 4.2 实验部分47-48
• 4.2.1 样品的合成47-48
• 4.2.2 样品的表征48
• 4.3 结果与讨论48-59
• 4.3.1 CDs的加入对于NaYF_4: Yb~(3+), Er~(3+) (Tm~(3+))物相和形貌的影响49-55
• 4.3.2 红外光谱分析55-57
• 4.3.3 荧光性能分析57-59
• 4.3.4 上转换发光性能增强的机理59
• 4.4 小结59-61
• 参考文献61-64
• 第五章 树枝状BiVO_4:Ag的合成及可见光光催化脱色性能64-82
• 5.1 引言64-65
• 5.2 实验部分65-66
• 5.2.1 样品的合成65
• 5.2.2 样品的表征65-66
• 5.2.3 光催化反应66
• 5.3 结果与讨论66-76
• 5.3.1 物相与形貌66-74
• 5.3.2 光催化性能的探究74-75
• 5.3.3 光催化机理75-76
• 5.4 小结76-77
• 参考文献77-82
• 攻读硕士期间已发表论文情况82-83
• 致谢83

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