铌酸盐纳米发光材料的制备与表征

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1、山东人学博十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。铌酸盐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，制备铌酸盐的主要方法还是传统的高温固相反应法，采用湿化学法制备铌酸盐的报道并不多。因此，在本论文中，我们采用柠檬酸盐溶胶．凝胶燃烧法制备了不同激活离子掺杂的铌酸盐纳米发光材料，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，还制备了介孔Nb205纳米颗粒和№05纳米棒，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

2、性能特点等作了简单的介绍，并对铌酸

3、盐发光材料的研究现状进行了总结。在第二章中，我们采用柠檬酸盐溶胶．凝胶燃烧法制备了YNb04纳米晶，并在其中引入了稀土激活离子口+(Ln=Er、Sm、To、Tm)，系统地研究了它们的光致发光性质及基质与稀土离子问的能量传递机理。结果显示：在950．10500C范围内制备的YNb04纳米晶都含有单斜相和四方相两种微观结构，以单斜相为主。YNb04的激发谱带随四方相的减少而红移，发光谱带位于400nm，来自于Nb04基团的金属．配体电荷转移态跃迁(MLCT)，其谱型和峰位不受热处理条件的影响。YNb04：Ln3+

4、(Ln=Er、Sm、Tb、Tin)纳米晶也都含有单斜相和四方相两种微观结构，两相的混合晶体场有利于提高o+的4f禁戒跃迁的解除程度，提高发光强度，增强发光峰的劈裂程度。YNb04：Ln3+的激发光谱由两部分组成：Nb04的电荷转移跃迁激发带和Ln3+的甜跃迁激发峰，这意味着能量有可能从基质传递给Ln3+。在YNb04基质中，Ln3+都显示其特征甜跃迁发射，发光颜色包括蓝、绿、橙红等多种色彩，基质发光的猝灭也证明了能量从基质传递给了Ln3+。受基质单斜相和四方相配位场的影响，掺杂稀土离子的发射峰都产生不同程度的劈裂，如Ep离子的2HlI，2—41

5、15，2跃迁发射劈裂为519、524和533nm三个发光峰，4S3忍一4115，2跃迁发射劈裂为542和554nm两个发光峰。掺杂离子浓度对发光强度影响较大，Er3+,Sm3+、Tb3+和Tm3+的最佳掺杂浓度分别为1、2、5和2m01％。通过分析稀土离子与基质之间发光的关系，得出了稀土离子与基质之间的能量传山东人学博十学位论文递机理：Nb04基团受激后，吸收的能量可先传递到Ln3+离子高于Nb04基团MLCT态的4f激发态能级，再无辐射跃迁到Ln3+离子的发射态能级，然后通过甜特征跃迁发光。在第三章中．我们采用柠檬酸献溶胶．凝胶燃烧法制备了A

6、Nb206(A=Zn、Ni、Sr)纳米晶，燃烧法被证明是制备铌酸盐纳米晶的有效方法。由XRD结果可知，ZnNb206和SrNb206为J下交相结构，NiNb206为四方相结构。ZnNb206、NiNb206和SrNb206的主要发光谱分别位于445、442和442nm，均来自于畸变的Nb06基团的电荷转移态跃迁(MLCT)发射。发光强度受制备温度的影响较大，NiNb206的发光随制备温度的升高而减弱，而SrNb206的发光随制备温度的升高而增强。在ZnNb206基质中引入了Dy3+和Eu3+离子，ZnNb206：Dy3+的发光谱包括Nb06的4

7、45rtm发光带和Dy3+的4Foa-+6H15伽3彪跃迁发射峰，但Nb06的发光随着D)，3+发光的减弱而增强；z心泊206：o．04Dy3+样品中Nb06的发光强度是未掺杂ZnNb206的6．6倍。ZnNb206：Eu3+的发光谱也包括Nb06的445rtm发光带和Eu3+的5Do一7Fl'2．3’4跃迁发射峰，但Eu3+的发光随着Nb06发光的减弱而增强。这说明Dv3+和Eu3+与基质之间都存在能量传递过程，但传递方式不同。在ZnNb206基质中，D，+和Eu3+离子的发光均以电偶极跃迁(Dy3+：乍9忍一6H13／2；Eu3+：5Do一

8、7F2)发射为主，说明Dy3+和Eu3+处在低对称性的格位上。在N№206基质中引入了Dy3+离子，Dy3+只起到了敏化剂的作用，适当的掺杂能增强Nb06的发光，NiNb206：0．04Dy3+样品中Nb06的发光强度是未掺杂NiNb206的3．25倍。在SrNb206基质中引入了Mn2+离子，大部分的I、AAl2+取代了Nb5+的格位，Mr,2+在SrNb206基质中不是有效的发光中心，适当的掺杂能增强Nb06的发光，SrNb：06：0．015Mn2+样品中Nb06的发光强度是未掺杂SrNb206的2．2倍。在第四章中，我们在没有任何模板或有

9、机添加剂辅助的情况下成功地制备出具有介孔结构的Nb205纳米颗粒，并对其进行了表征。对于介孔Nb205纳米颗粒，在小角度方向20盘2．90处有一明显的