当前位置:主页 > 硕博论文 > 工程博士论文 >

钇氧化物基质材料的微结构调控及其对发光性能的增强效应研究

发布时间:2018-04-26 14:45

  本文选题:氧化钇 + 钒酸钇 ; 参考:《北京科技大学》2017年博士论文


【摘要】:稀土发光材料因荧光寿命长、光穿透深度大、稳定性好等优点使得稀土发光材料备受研究者的关注并广泛的应用在显示器、激光、生物医学、防伪、信息存储和检测等领域。钇氧稀土化合物例如Y_2O_3、YVO_4具有物理化学稳定性好等优点,成为重要的光致发光基质材料。近年的研究表明,Ln~(3+)离子掺杂的Y_2O_3、YVO_4荧光材料,其性能与形貌具有重大相关性。而近期空心多级结构材料在各个材料领域的优异表现又对此类发光材料的研发提供了重要启示。虽然已有众多科研队伍投身相关研发,然而真正实现以简单的方法制备Y_2O_3、YVO_4多壳层空心球的研究则尚深入探索。因此,以形貌调控为起点,制备发光强度高的钇氧基稀土发光材料,揭示合成机理及形貌与发光性能的依存关系具有重要意义。本文以Y_2O_3与VO_4为基质材料,采用新颖的合成方法,通过制备壳层数可控的、结晶度高的Y_2O_3、YVO_4多壳层空心球,探讨了多壳层空心球与Y_2O_3二维纳米片的形成机制,详细研究了不同形貌的控制合成规律与机理;探讨了形貌对稀土发光材料发光性能的影响,并取得了以下研究成果。(1)利用水热法通过调控反应体系的pH,水热反应温度与时间可以制备出多边形的Y_2O_3纳米片。通过掺杂激活剂Eu~(3+)离子,Y_2O_3:Eu~(3+)纳米片具有较Y_2O_3:Eu~(3+)纳米棒好的红光发射特性。(2)采用简单的水热法合成了Y@C复合碳球。通过调变反应体系中Y(NO_3)3的用量,进而调变Y@C复合碳球中Y~(3+)离子的含量。通过控制Y@C复合碳球的焙烧条件首次得到尺寸均一的并且壳层数高达四层的Y_2O_3多壳层空心球。上转换发光测试结果表明:Y_2O_3:Er~(3+)多壳层空心球的发光强度随壳层数的增加而提高。当Xmol%Yb~(3+)/1mol%Er~(3+)的掺杂量是3mol%/1mol%时,上转换发光强度达到最大值,同时Y_2O_3:3mol%Yb~(3+)/1mol%Er~(3+)空心球的发光强度随着壳层数的增加而增强。Y_2O_3:Yb~(3+)/Er~(3+)多壳层空心球优异的上转换发光性能归因于空心球内部的多级结构对近红外激发光的多级反射。(3)通过系统的合成研究,提出了金属离子-碳球复合模板法制备多组元复合氧化物多壳层空心结构的新路线。以Y@C复合碳球为模板,利用水热条件提高复合碳球模板对V03-复杂阴离子的吸附。通过控制焙烧速率,我们可以得到壳层数可控的、尺寸均一的、结晶度高的壳层数多达三的YV04多壳层空心球。YVO_4:Yb~(3+)/Er~(3+)多壳层空心球显示出较YVO_4:Yb~(3+)/Er~(3+)纳米颗粒非常优越的上转换发光特性,且发光强度随壳层数的增加而增强。通过设计对比实验,进一步揭示出空心球内部的多级结构对近红外激发光具有多级反射作用,因而使材料对近红外激发光的吸收增加,从而促进了YVO_4:Yb~(3+)/Er~(3+)多壳层空心球显著的上转换发光性能的增强。更为重要的是,这种简单的实验方法在其它的复杂氧化物多壳层空心球的合成方面实现了重大突破。
[Abstract]:Rare earth luminescent materials have many advantages, such as long fluorescence life, high light penetration depth and good stability, which make rare earth luminescent materials concerned and widely used in the fields of display, laser, biomedicine, anti-counterfeiting, information storage and detection. Yttrium oxygen rare earth compounds such as Y_2O_3, YVO_4 have the advantages of good physical and chemical stability and so on. Important photoluminescence matrix materials. Recent studies have shown that the properties and morphology of Ln~ (3+) doped Y_2O_3 and YVO_4 fluorescent materials have significant correlation. And the outstanding performance of the hollow multistage structure materials in the field of various materials has provided important inspiration for the development of such materials. The research on the preparation of Y_2O_3 and YVO_4 multi shell hollow spheres is still deeply explored. Therefore, the preparation of yttrium oxygen based rare earth luminescent materials with high luminescence intensity by morphology control is of great significance. It is of great significance to reveal the dependence of synthesis mechanism and morphology and luminescence properties. This paper is based on Y_2O_3 and VO. _4 is a matrix material and a novel synthesis method is used to prepare the multi shell hollow spheres with high crystallinity of Y_2O_3 and YVO_4 multi shell. The formation mechanism of multi shell hollow spheres and Y_2O_3 two-dimensional nanoscale is discussed. The control synthesis rules and mechanisms of different morphologies are studied in detail, and the luminescence properties of the rare earth luminescent materials are discussed. The following research results were obtained. (1) by using the hydrothermal method to regulate the pH of the reaction system, the Y_2O_3 nanoscale of polygon can be prepared by the hydrothermal reaction temperature and time. Through the doping activator Eu~ (3+) ions, Y_2O_3:Eu~ (3+) nanoscale has better red emission characteristics than the Y_2O_3:Eu~ (3+) nanorods. (2) the simple water is used. Y@C composite carbon spheres were synthesized by thermal method. By adjusting the amount of Y (NO_3) 3 in the modulation reaction system, the content of Y~ (3+) ions in Y@C composite carbon spheres was adjusted. By controlling the calcination conditions of the Y@C composite carbon spheres, the size homogeneous and four layers of Y_2O_3 multi shell hollow spheres were obtained for the first time. The upconversion luminescence test results showed that Y_2O_3:Er The luminescence intensity of the ~ (3+) multi shell hollow sphere increases with the number of shell layers. When the doping amount of Xmol%Yb~ (3+) /1mol%Er~ (3+) is 3mol%/1mol%, the upconversion luminescence strength reaches the maximum, while the luminous intensity of the Y_2O_3:3mol%Yb~ (3+) /1mol%Er~ (3+) hollow sphere increases with the number of shell layers and enhances the.Y_2O_3:Yb~ (3+) multi shell hollow. The excellent upconversion luminescence properties of the ball are attributed to the multistage reflection of the near infrared excitation in the hollow spheres. (3) through the study of the system synthesis, a new route for the preparation of multicomponent composite oxide multi shell hollow structures by the metal ion carbon sphere composite template is proposed. The Y@C composite carbon sphere is used as a template and the hydrothermal conditions are improved. The adsorption of V03- complex anions by the composite carbon sphere template. By controlling the roasting rate, we can get the number of shell layers, the size of the shell layer, the number of shell layers with high crystallinity as many as three YV04 multi shell hollow spheres.YVO_4:Yb~ (3+) /Er~ (3+) multi shell hollow sphere, which shows the superior conversion of YVO_4:Yb~ (3+) /Er~ (3+) nanoparticles. The light characteristics and the luminescence intensity are enhanced with the increase of the number of shell layers. Through the design comparison experiment, it is further revealed that the multistage structure in the hollow sphere has multilevel reflection on the near infrared excited light, thus increasing the absorption of the near infrared excitation, thus promoting the significant upconversion of the YVO_4:Yb~ (3+) /Er~ (3+) multi shell hollow sphere. Enhancement of luminescent properties. More importantly, this simple experimental method has achieved a major breakthrough in the synthesis of other complex oxide multi shell hollow spheres.

【学位授予单位】:北京科技大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TQ422

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 祝林锋;林健;孙真荣;李玉琼;李东卫;;掺铒TeO_2-Nb_2O_5-ZnO系统玻璃的上转换发光性能[J];功能材料;2008年10期

2 臧竞存,刘燕行,方方;钨酸钕单晶光谱及其上转换发光[J];中国稀土学报;2001年01期

3 李晓文,陈晓波,孙寅官;低浓度掺饵五磷酸盐非晶的上转换发光[J];北京师范大学学报(自然科学版);1997年02期

4 唐基冬;雷春华;王习婷;李承志;张友玉;;氧化钇(铒,镱)的合成及上转换发光[J];光谱实验室;2013年05期

5 马冬云;吕树臣;易玉峰;王莹;;铒镱共掺多金属氧酸盐合成及上转换发光研究[J];北京石油化工学院学报;2008年02期

6 范叶霞;夏霏霏;俞泽民;候俊;田崇军;;镱浓度对钬镱双掺二氧化钛上转换发光的影响[J];光子学报;2011年03期

7 刘晃清,秦冠仕,林海燕,秦伟平,张继森,赵丹,吴长锋,任新光,吕少哲;二氧化锆纳米材料中三价铒离子的上转换发光[J];中国稀土学报;2002年S1期

8 刘恩周;樊君;胡晓云;侯文倩;;基于上转换发光的可见/近红外光催化研究现状及展望[J];化工进展;2011年12期

9 高渊;曹天野;李富友;;具有协同表面配体的水溶性稀土上转换发光纳米材料用于活体淋巴结显像[J];无机化学学报;2012年10期

10 杨智杰;朱基千;周凯;;铒单掺和铒/镱共掺氟氧玻璃的上转换发光性质研究[J];材料导报;2011年04期

相关会议论文 前10条

1 徐莉;关彩虹;于孟斌;金亮;陈高云;;上转换发光技术在生化快速检测中的应用研究[A];公共安全中的化学问题研究进展(第二卷)[C];2011年

2 陈大钦;王元生;余运龙;刘锋;黄萍;;钕掺杂的纳米结构玻璃陶瓷的红外激发紫外上转换发光[A];第11届全国发光学学术会议论文摘要集[C];2007年

3 冷雪松;徐玉恒;;三掺Nd:Yb:Ho:LiNbO_3中的能量上转焕发光[A];第十六届全国晶体生长与材料学术会议论文集-03激光和非线性光学晶体[C];2012年

4 刘熠;刘倩;冯玮;李富友;;上转换发光生物成像技术及应用研究[A];第八届全国化学生物学学术会议论文摘要集[C];2013年

5 邹先梅;刘熠;朱幸俊;姚立明;冯玮;李富友;;808nm激发的上转换发光纳米复合探针用于次氯酸的检测[A];中国化学会第29届学术年会摘要集——第33分会:纳米材料合成与组装[C];2014年

6 赵谡玲;侯延冰;徐叙tb;;不同基质材料中铒离子的上转换发光特性[A];第九届全国发光学术会议摘要集[C];2001年

7 潘秀红;;悬浮技术制备稀土掺杂钛酸盐玻璃及其上转换发光性能[A];中国空间科学学会空间材料专业委员会2011学术交流会论文集[C];2011年

8 高伟;李娇;涂银勋;高当丽;田宇;郑海荣;;水热合成六方相NaYbF4:Pr3+晶体上转换发光特性研究[A];2011西部光子学学术会议论文摘要集[C];2011年

9 朱幸俊;李富友;;多功能稀土上转换发光纳米复合结构用于小动物多模式成像[A];中国化学会第29届学术年会摘要集——第05分会:无机化学[C];2014年

10 董浩;王也夫;李洋;张超;孙聆东;严纯华;;稀土离子上转换发光的调控及其光敏应用[A];中国化学会第29届学术年会摘要集——第06分会:稀土材料化学及应用[C];2014年

相关博士学位论文 前10条

1 宋恩海;Yb~(3+)/Mn~(2+)共掺杂钙钛矿氟化物ABF_3可调宽带上转换发光研究[D];华南理工大学;2015年

2 巩思宇;单晶钛酸铅纳米纤维的稀土掺杂、复合及其光学性能研究[D];浙江大学;2016年

3 商晓颖;飞秒光与连续光激发的掺Er~(3+)纳米材料上转换机制与操控[D];华东师范大学;2016年

4 崔越;稀土掺杂上转换发光纳米材料NaREF_4制备、优化及应用的研究[D];北京交通大学;2016年

5 丁莎;Mn~(2+)掺杂钙钛矿三氟化物结构调控及其发光性能研究[D];华南理工大学;2016年

6 宗玲博;钇氧化物基质材料的微结构调控及其对发光性能的增强效应研究[D];北京科技大学;2017年

7 李艾华;飞秒激光激发稀土掺杂铌酸锂单晶的上转换发光研究[D];哈尔滨工业大学;2010年

8 祝汉成;高亮度、高热稳定性及抗辐射稀土掺杂铝酸盐粉体上转换发光及其机理研究[D];东北师范大学;2014年

9 郑克志;稀土掺杂微纳材料中高阶多光子上转换发光及其电子布居过程的研究[D];吉林大学;2011年

10 董斌;稀土掺杂氧化铝粉末的上转换发光特性研究[D];大连理工大学;2007年

相关硕士学位论文 前10条

1 廖佳燕;光子晶体及金属银纳米颗粒增强稀土掺杂NaYF_4纳米颗粒上转换发光性质研究[D];昆明理工大学;2015年

2 刘雪娥;稀土掺杂氟化物纳米晶的合成及发光性能研究[D];昆明理工大学;2015年

3 赵红伟;含氧酸盐基质光转换荧光粉的发光性能研究[D];大连交通大学;2015年

4 翟梓会;试验优化设计稀土离子掺杂钼酸盐荧光粉发光性质的研究[D];大连海事大学;2015年

5 关莹;镱离子Yb~(3+)掺杂钒/钼酸盐的合成和发光性能研究[D];苏州大学;2015年

6 王欣;稀土上转换发光纳米材料用于近红外光激发的光动力治疗联合肿瘤基因治疗的研究[D];苏州大学;2015年

7 陶冶;销镱铥掺杂12CaO·7Al_2O_3的制备及上转换发光性能研究[D];哈尔滨工业大学;2015年

8 廖艳平;铒镱锂掺杂AZO陶瓷的制备及发光性能研究[D];哈尔滨工业大学;2015年

9 潘云星;稀土掺杂Ba_(0.8)Sr_(0.2)TiO_3陶瓷的制备及其上转换发光性能的研究[D];哈尔滨工业大学;2015年

10 徐艳玲;稀土离子(Yb~(3+),Tm~(3+),Er~(3+))共掺杂YAG单晶光纤上转换发光特性研究[D];浙江大学;2015年



本文编号:1806475

资料下载
论文发表

本文链接:https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/gckjbs/1806475.html


Copyright(c)文论论文网All Rights Reserved | 网站地图 |

版权申明:资料由用户10331***提供,本站仅收录摘要或目录,作者需要删除请E-mail邮箱bigeng88@qq.com