稀土離子摻雜的硅酸鹽與氯氧化釓粉末的制備及發(fā)光性質(zhì)表征.pdf

1、本論文由三章組成，第一章介紹了稀土發(fā)光材料的研究背景；第二章是關(guān)于稀土離子摻雜(Ce3+，Tb3+，Eu3+)的Ln2Si2O7(Ln=Lu，Gd，Y)的制備和發(fā)光性質(zhì)研究；第三章是關(guān)于稀土離子摻雜的GdOCl材料的制備和上轉(zhuǎn)換發(fā)光的研究。 第一章首先給出稀土發(fā)光材料的研究熱點(diǎn)，然后著重討論了發(fā)光的基本原理和三價稀土離子的發(fā)光特性，并介紹了制備發(fā)光材料的幾種方法。 在論文的第二章中，首先介紹了稀土硅酸鹽發(fā)光材料的研究進(jìn)展

2、；然后詳細(xì)討論了Ce3+，Tb3+，Eu3+摻雜的Lu2Si2O7、Y2Si2O7、Gd2Si2O7的制備、表征和發(fā)光性質(zhì)。 利用溶膠凝膠法制備稀土離子(Ce3+，Tb3+，Eu3+)摻雜的Lu2Si2O7、Y2Si2O7、Gd2Si2O7納米粉末，然后用多種手段表征了Ln2Si2O7的物相和結(jié)構(gòu)，對樣品的合成溫度和摻雜離子的濃度對結(jié)構(gòu)的影響也進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，在1100℃合成溫度下，Lu2Si2O7成β相，在1000℃合成

3、溫度下成α相。而且摻雜濃度對合成產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)也有影響，Lu2Si2O7的β相在摻雜濃度較高時轉(zhuǎn)變成了α相。但是類似的摻雜離子的濃度影響產(chǎn)物結(jié)構(gòu)的現(xiàn)象并沒有在Y2Si2O7、Gd2Si2O7粉末的制備中看到。1000℃合成溫度下，Y2Si2O7、Gd2Si2O7均成α相。 稀土離子(Ce3+，Tb3+，Eu3+)摻雜的Lu2Si2O7、Y2Si2O7、Gd2Si2O7納米粉末在室溫下的激發(fā)和發(fā)射譜利用同步輻射光源的設(shè)備測得。光譜分析

4、表明：Ce3+，Tb3+離子摻雜的各種基質(zhì)樣品的激發(fā)譜均觀察到了基質(zhì)吸收，各自的4f—5d躍遷吸收帶。摻Eu3+的樣品中除了有基質(zhì)吸收還觀察到4f—4f組態(tài)內(nèi)躍遷吸收和電荷遷移態(tài)Eu3+—O2—吸收。還進(jìn)行了Gd2Si2O7：Eu3+發(fā)光動力學(xué)研究，發(fā)現(xiàn)衰減時間隨著Eu3+濃度的增大而縮短，隨樣品合成溫度的上升而增大。 Ce3+到Tb3+的能量傳遞在Ce3+，Tb3+雙摻的各種基質(zhì)樣品中存在。在Ce3+，Tb3+雙摻的Gd2Si

5、2O7基質(zhì)樣品中除了Ce3+到Tb3+的能量傳遞之外還觀察到了Gd3+→Tb3+，Gd3+→Ce3+和Tb3+→Ce3+的能量傳遞。Tb3+→Ce3+的能量傳遞是通過Gd3+離子來進(jìn)行的。 第三章研究了各種稀土離子摻雜的GdOCl粉末的上轉(zhuǎn)換發(fā)光，首先介紹了上轉(zhuǎn)換發(fā)光的應(yīng)用，研究歷史和研究進(jìn)展，然后討論了各種上轉(zhuǎn)換發(fā)光基質(zhì)和發(fā)光離子，討論了上轉(zhuǎn)換發(fā)光的影響因素。 利用固相法制備了稀土離子摻雜的GdOCl粉末，用X—射線衍

6、射，掃描電鏡和拉曼光譜對其結(jié)構(gòu)和形貌進(jìn)行了表征。結(jié)果表明，粉末呈片狀，粒徑大約為1um，厚度約為250nm。拉曼光譜分析表明GdOCl基質(zhì)的聲子截止頻率小于510cm—1。 研究了Er3+摻雜的GdOCl粉末在980nm和514.5nm激發(fā)下的上轉(zhuǎn)換光譜。在980nm激發(fā)下，觀察到綠色和紅色上轉(zhuǎn)換可見光。上轉(zhuǎn)換發(fā)光峰的強(qiáng)度隨激發(fā)功率的關(guān)系表明上轉(zhuǎn)換過程是雙光子過程。另外觀察到了紅綠光強(qiáng)度的比值隨摻雜濃度的增加而增大的現(xiàn)象。在51

7、4.5nm激發(fā)下，在GdOCl：Er樣品中觀察到了藍(lán)色上轉(zhuǎn)換，通過對上轉(zhuǎn)換發(fā)光的激發(fā)光功率和Er3+離子濃度的依賴關(guān)系的研究，分析了具體的上轉(zhuǎn)換發(fā)光機(jī)制。激發(fā)態(tài)吸收和能量傳遞是可能的上轉(zhuǎn)換機(jī)制。 Yb3+的摻雜能增強(qiáng)GdOCl：Er3+的上轉(zhuǎn)換的發(fā)光強(qiáng)度，而且觀察到紅光綠光強(qiáng)度的比值隨Yb3+摻雜濃度的升高而增加的現(xiàn)象，分析了具體的上轉(zhuǎn)換發(fā)光機(jī)制。另外觀察到了在980nm激發(fā)下的Tm3+—Yb3+，Ho3+—Yb3+，Tb3+—