稀土离子掺杂氟化物上转换材料的两步合成及发光性质研究

摘要

随着时代与科技的发展，照明、荧光标记、显示等领域的技术日趋成熟，人们对于在这些领域中广泛应用的发光材料也提出了如高性价比、高效率、低污染率等的更进一步的要求。近些年来，稀土掺杂上转换发光材料在发光及光谱学领域中备受国内外学者关注，新的制备方法也不断被提出。发光性能是否卓越，晶粒及尺寸的大小是否符合应用要求，决定了材料能否被很好的应用，因此，真正的挑战在于合成形貌可控、能使稀土离子产生高效发光的上转换材料。在众多的上转换基质中，氟化物以其离子性强、光学透过性好、声子能量低、绝缘性强、化学性质稳定等的特点显得尤为突出。本文主要的研究工作即采用燃烧法-高温固相相结合的两步合成法制备了不同的Er3+、yb3+掺杂的氟化物上转换荧光粉，并对它们的物理、化学、发光性能进行研究，得出了如下结论:
　　(1)研究了燃烧-高温固相相结合的两步合成法制备稀土离子Er3+、yb3+掺杂的YF3、LuF3、GdF3纳米荧光粉的最佳合成条件为甘氨酸即GLy∶ Ln3+=1.5;固相温度500℃;NH4HF2掺杂量为两倍当量，利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)来表征材料的结构、形貌，并对不同材料之间的差异进行了比较。
　　(2)利用荧光光谱手段研究了不同氟化物上转换材料的发光性质，并对掺杂稀土离子Er3+、yb3+的能量传递行为、上转换机理进行了分析。发现不同样品中的红绿光发射均为两光子过程。
　　(3)计算不同实验条件下制备的样品的色坐标并进行了对比，结合样品的光学特性，探讨了制备条件的变化对氟化物上转换荧光粉发光产生的影响。
　　(4)Er3+、yb3+以氟化物为基质材料时，研究了温度猝灭现象，即温度对其上转换发光的影响及泵浦功率对样品本身造成的温升效应。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 稀土发光材料综述

1．1．1 稀土元素简介

1．1．2 稀土元素的电子结构

1．1．3 三价稀土离子的光谱项

1．1．4 稀土离子的能级跃迁

1．1．5 稀土发光材料性能及应用

1．2 上转换材料

1．2．1 上转换材料概念

1．2．2 上转换材料的研究进展

1．2．3 上转换发光机制

1．3 氟化物材料特性及研究现状

1．4 本论文的选题意义

第2章 样品的制备与表征

2．1 样品的制备

2．1．1 主要实验试剂及仪器

2．1．2 样品的制备方法

2．2 样品的表征

2．2．1 样品的晶体结构表征

2．2．2 样品的形貌表征

2．2．3 样品的光谱测量

第3章 Er3+／Yb3+共掺YF3上转换荧光粉的合成及发光性质的研究

3．1 最佳合成条件的确定

3．2 实验部分

3．2．1 1号YF3∶2mol％Er3+／10mo1％Yb3+荧光粉的制备

3．2．2 2号YF3∶2mol％Er3+／10mol％Yb3+荧光粉的制备

3．3 样品的结构及形貌分析

3．4 样品的上转换光谱

3．5 样品的色坐标计算

3．6 样品光谱性质的研究

3．7 发光差异原因的分析

3．8 小结

第4章 Er3+／Yb3+共掺LuF3上转换荧光粉的合成及发光性质的研究

4．1 实验部分

4．2 样品的结构及形貌分析

4．3 样品的上转换光谱

4．4 样品的色坐标

4．5 样品的光谱性质分析

4．6 发光差异的可能性分析

4．7 Er3+／Yb3+的上转换机理分析

4．8 小结

第5章．Er3+／Yb3+共掺GdF3上转换荧光粉合成及发光性能与温度关系的研究

5．1 实验部分

5．2 结构及形貌分析

5．3 光谱性质分析

5．4 发光性能与温度的关系

5．5 小结

结论及展望

参考文献

致谢