稀土掺杂复合氧化物纳米发光材料的制备与表征

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1、山东大学博士学位论文摘要纳米发光材料明显不同于体相发光材料的特性已经成为近年来的热点研究课题。含铝、锆复合氧化物具有良好的化学稳定性和热稳定性，是一类重要的光活性基质材料。目前，制备含铝、锆复合氧化物的主要方法还是传统的高温固相反应法，采用湿化学法制各的报道并不多。因此，在本论文中，我们采用溶胶一凝胶燃烧法制备了不同激活离子掺杂的含铝、锆复合氧化物纳米发光材料，并系统地研究了其发光特性，观察到了一些新的发光现象。另外，还制备了稀土掺杂的介孔SrAl204和CaAl204纳米颗粒，并进行了表征。在第一章中，我们对发光理论、稀土发光材料的发光机理、制备方法、表征手段及稀土纳米发光材料的性能特

2、点等作了简单的介绍，并对含铝、锆复合氧化物发光材料的研究现状进行了总结。在第二章中，我们首次采用溶胶一凝胶燃烧法制备了CaAl204．BaAl204和SrAl204基纳米晶长余辉发光材料，并在其中引入了稀土激活离子Ln3+(Ln；Eu、Dy、Nd、L幻，系统地研究了它们的光致发光性质及基质对稀土离子发光的影响。结果显示，600℃低炉温燃烧6min便可制备较纯的CaAl204，BaAl204和SrAl204纳米晶，分别为正交晶系，六方晶系和单斜晶系，共掺的稀土激活离子并未改变晶体结构。SrAl204：Eu2+，Dy3+，BaAl204：E．2+，Nd3+和CaAl20a：Eu2+，La3+

3、的发射光谱峰值分别为516nnl，500nlil和440nnl，对应发射光的颜色为黄．绿，蓝．绿和蓝．紫，相同的发光中心受晶体场的影响导致发射波长不同。我们认为，材料表现出长余辉特性的根源在于晶体中陷阱能级的存在。不同的共掺离子为Eu2+在不同的晶体结构中创造合适的陷阱能级，其余辉时间和陷阱能级中储存的能量和电子数量有关；而余辉强度与电子从陷阱能级逃离的速度和能量传递的速度有关。实验中我们所得产物的余辉时间约为7h，要略短于用固相烧结法所得产物的余辉时间。我们在没有任何模板或有机添加剂辅助的情况下，利用超声．燃烧法成功地制备出具有介孔结构的CaAl204：Eu2+，La3+长余辉纳米发光

4、颗粒，并对其进行了表征。N2吸附．脱附等温曲线中有一明显的滞后环，这足以证明其介孔结构。介孔山东大学博士掌位论文CaAl204：Eu2+，Las+纳米颗粒的比表面积为20．30m2／g。孔的形成，是由于在超声过程中形成均匀胶粒并堆积，而在燃烧过程中失去水分所致。同样地，在没有任何模板或有机添加剂辅助的情况下，首次利用超声．燃烧法和回流．燃烧法成功地制备出具有介孔结构的SrAl204：Eu2+，La3+长余辉纳米发光颗粒，并对回流．燃烧法所得产物进行了表征。其比表面积为13．45m2／g。孔的形成也是由于在回流过程中，堆积的胶粒间隙在燃烧过程中失去水分所致。在第三章中，我们首次采用柠檬酸盐

5、溶胶一凝胶燃烧法制备了强红光发射荧光材料Lio．9Y(o．9-x．y)Zro．102：Eux3+,Ry”(R=Ce，Bi，Dy)。其中Lio．9Y(o．9-x．y乒‰．102：Eux3+,Dy3+(x=0．02，y=0．016)的红光发射强度与日本商用粉Y202S：Eu"(KaseiOptonixLtd．，Japan)基本相同，且当掺杂离子浓度较高时，试样表现为全色发射。燃烧炉温为800℃，远远低于固相烧结法的1200℃。由XRD的结果决定前驱体溶液中须加入过量10t001％的Li，因为随着燃烧温度的增加，Li的挥发量也增加。室温下，产物表现出高显色指数的红光发射(激发波长395nm)。

6、周围低的对称性使得E矿的电子跃迁辐射的能级简并度部分解除，提高发光强度，增强发光峰的劈裂程度，同时出现5Do一7Fl'2，3'4跃迁发射峰，其中三个5Do一7Fl发射峰，两个5Do_7F2发射峰。Ce和Bi作为敏化剂被分别加入到体系中，使得Eu”的发光强度得到了很大提高，从发光测试的结果看分别提高了900％和600％。说明敏化剂和发光中心之间的能量传递是有效的。Lio．9Y(o．9-x-y)Zro．102：Eux3+,Dy”的发射光谱峰值仍位于613nnl处，且当Eu和Dv的浓度增加到一定程度后，Eu”的发光强度降低，但同时在蓝光和绿光区域分别出现了发射峰，我们将其归因子产物中Dy3+的

7、‰一6H13陀和Eu2+跃迁辐射。荧光显微镜照片显示，呈现全光发射。我们采用柠檬酸盐溶胶一凝胶燃烧法和后续热处理两步合成法制备了Ba2YZr05．5和Ba2YZr05．5．Eu纳米晶，并对其结构和发光性质进行了研究。结果显示，800℃燃烧后，产物结晶性能不好，1100℃热处理1h后，产物结晶性变好。Ba2YZr05．5属立方钙钛矿结构，其晶胞为理想钙钛矿结构的两倍。其发光峰位于468nn'l，514nm和637nm，分别属于晶体的[