锶镱铥掺杂12CaO·7Al2O3多晶的制备及上转换性能的研究

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1、硕士学位论文锶镱铥掺杂12CaO·7Al2O3多晶的制备及上转换性能研究STUDYONSYNTHESISANDUPCONVERSIONPROPERTIESOFSr/Yb/Tm/C12A7POLYCRYSTALLINE赵臻妮哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：O734.3学校代码：10213国际图书分类号：535.3密级：公开理学硕士学位论文锶镱铥掺杂12CaO·7Al2O3多晶的制备及上转换性能的研究硕士研究生：赵臻妮导师：徐衍岭教授申请学位：理学硕士学科：化学所在单位：化工与化学学院答辩日期：2018

2、年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:O734.3U.D.C:535.3DissertationfortheMasterDegreeofScienceSTUDYONSYNTHESISANDUPCONVERSIONPROPERTIESOFSr/Yb/Tm/C12A7POLYCRYSTALLINECandidate：ZhaoZhenniSupervisor：Prof.XuYanlingAcademicDegreeAppliedfor：MasterofScienceSpecialty：Ch

3、emistrySchoolofChemistryandChemicalEngineeringAffiliation：SchoolofScienceDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学理学硕士学位论文摘要稀土离子掺杂的12CaO·7Al2O3（C12A7）是具有发展前景的上转换发光材料，由于其具有独特的光电性能而被广泛研究。本课题利用高温固相法合成了Yb3+/Tm3+掺杂的C1

4、2A7多晶上转换发光材料。通过在掺杂Yb3+和Tm3+的C12A7多晶材料中引入Sr2+，成功实现了上转换发光强度的增强，探究掺杂Sr2+后的上转换发光性能及其上转换发光机理。将粉体原料研磨混合后，进行压片放入高温炉中，在1200℃下高温烧结6h，获得Yb3+、Tm3+和二价碱土金属离子掺杂的C12A7材料。通过XRD物相分析以及拉曼光谱测试，表明了通过本工艺制得了能够作为上转换基质的C12A7多晶材料。通过上转换发光测试，确定了Sr2+的掺杂对上转换的影响较为显著，增强了上转换荧光强度。因此本课题主要探究Sr

5、2+对Yb3+/Tm3+/C12A7多晶的上转换发光性能影响。在掺杂Yb3+和Tm3+的C12A7原料中加入Sr2+2CO3，成功掺入Sr，通过上转换发光测定发现Sr2+的掺入极大地提高了上转换发光强度，确定Yb3+掺杂浓度为5.0%，Tm3+掺杂浓度为2.0%。Sr2+掺杂浓度为10%时，获得了更强的上转化蓝光和上转换红光，更好地实现了上转换荧光的输出。通过上转换功率曲线，确定了转换蓝光是三光子过程，上转换红光是三光子并伴随着两光子过程，并结合Yb3+离子及Tm3+离子的能级跃迁谱图，对所制备样品的上转换荧光

6、机制进行探究。利用能级寿命拟合分析，分别拟合Tm3+离子475nm波段及650nm波段的荧光寿命衰减曲线，表明Sr2+离子的引入会使得这些荧光能级寿命发生改变，影响上转换荧光的能量传递过程，使得能量传递效率得到提高，上转换发光强度得到增强。从上转换光谱的分析中发现在掺杂Sr2+后不会改变体系上转换发光的光色。测定不同温度及功率下的上转换荧光强度。利用Tm3+离子温度耦合能级，测定Yb3+/Tm3+/C12A7温度敏感系数S为1683/T2，探究该材料在温度传感器方面的应用前景。关键词：C12A7的上转换发光；高

7、温固相；Yb3+/Tm3+离子掺杂；Sr2+离子掺杂I哈尔滨工业大学理学硕士学位论文AbstractRareEarthionsdopedwith12CaO·7Al2O3(C12A7)isapromisingup--conversionluminescentmaterial,whichiswidelystudiedbecauseofitsuniquephotoelectricproperties.Inthispaper,ahightemperaturesolid-phasemethodwasusedtosynth

8、esizetheYb3+/Tm3+dopingwithC12A7.ByintroducingSr2+intotheC12A7polycrystallinematerialsdopedwithYb3+andTm3+,theupconversionluminescenceintensityhasbeensuccessfullyenhanced.Theup-conversionlumines