稀土氟化物纳米材料的制备及性能研究

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1、摘要稀土氟化物由于其优异的热、电、磁和光学等性能，在激光、显示器、通信、荧光标记、离子导体等领域具有重要的应用。近年来，关于稀土氟化物纳米材料的研究主要在集中在以下两个方面：(1)稀土氟化物纳米结构的合成和形成机理研究；(2)稀土离子掺杂稀土氟化物纳米发光材料的合成与光学性能研究。本课题基于以上两个方面的研究，得出了若干很有意义的结果，主要研究内容和结果摘要如下：1．本课题利用稀土硝酸盐和可溶性氟化物(NaF或脚)为前驱体，不添加任何表面活性剂，采用简单、中性、低温的水溶液沉淀法，成功制备了圆盘状

2、结构EuF3和新颖“花”状结构的TbF3纳米晶体，且通过反应温度简单的实现了EuF3纳米结构的可控合成。此外，采用x射线衍射(X】m)和透射电子显微镜(TEM)对产物的晶体结构、形貌、尺寸进行了详细的表征，并利用光致发光(Photoluminescence，PL)光谱研究了它们的发光性能。2．本课题建立了一种简单的低温制备稀土离子掺杂氟化物的化学沉淀法，成功地合成了具有六方状结构的CeF3：Tb3+和圆盘状结构的GdF3：Tb3+纳米晶体。XRD表明，CeF3：Tb3+和GdF3：Tb3+纳米晶体

3、分别属于六方晶系和正交晶系结构，并且Tb3+离子在两种不同的基体材料中均较好的固溶。PL光谱表明，CeF3：Tb”和GdF3：Tb”两种纳米晶体均存在强烈的Tb”离子激活发光，其中在490nm、542nm、585nm和620nm四处的发光峰，分别属于Tb”离子的5D4j7F6、5D4专7F5、5D4—7F4、5D4_7F3等特征跃迁峰，两种材料均发出强烈的绿光，可望应用在生物荧光标记等领域。最后，系统研究了两种材料中离子间的能量传递过程，研究发现，两种材料中分别存在着Ce3+一Tb3+和Gd3+一

4、Tb3+的能量传递过程。关键词：稀土氟化物；纳米结构；化学沉淀法：形成机理；发光性能；AbstractRare-earthtrifluorideshavebeenstudiedextensivelybecauseoftheirexcellentphysicalpropetyandtheimportantapplicationsinlasers，lightinganddisplays，opticalamplifiers，opticalcommunication，biologicalfluoresce

5、nceprobes，andionicconductors．Recently，thestudyofrare-earthtrifluoridesnanomaterialmainlyfocusesonthetwoaspects：theoneisthestudyofsynthesizingnanostructureofrare—earthtrifluoridesandtheformationmechanismofnanostruture．Theotheristhestudyofthemethodofsyn

6、thesizingrare-earthions—dopedfluoridenanoparticles．Thecontentofthisdissertationisbasedonthetwoaspectsabove．Theresultsoftllisdissertationaresummarizedasfollows：1．Inthisdissertation,weproposedasimple，low—temperature，mildandchemicalprecipitationroutefort

7、hesynthesisofrare—earthfluoridenanocrystals．Rare—earthnitrateandNaForNK,Fwereusedastheprecursor．DifferentnanostructuresincludingincompletehollownanoplatesEuF3nanocrystaUine，flower—likeandbundle-likeTbF3nanocrystalline，havebeenjprepared．Furthermore，the

8、morphologyofincompletehollownanoplatesEuF3Canbeeasilycontrolledbychangingthereactingtemperature．X-raydiffractometer(XRD)andtransmissionelectronmicroscopy(TEM)wereemployedtocharacterizethestructureandmorphologyoftheproducts．Theluminescentproper