稀土发光材料YAG和NaYF4的制备及性能研究

摘要

多年来,人们一直致力于新型发光材料的研究与开发。稀土离子因其独特的电子结构,使稀土掺杂发光材料具有光化学稳定、荧光寿命长、量子产率高、发射光谱窄、Stokes位移大等优点,镧系掺杂发光材料一直是人们研究的热点之一。Eu3+、Er3+是绿色和红色荧光粉中最重要的激活剂,近年来研究非常活跃,本文主要针对铕、铒掺杂发光材料开展了一些有意义的探索研究。
　　 以硝酸铝,氧化铒,氧化钇为原料,柠檬酸为还原剂,采用自蔓延燃烧法制备了颗粒小、结晶好、分布均匀的上转换发光材料YAG:Er3+,呈近球形和椭球形,粒径为100-200 nm,为单晶体。Er掺杂的YAG样品具有良好的上转换发光性能,激发峰和发射峰对应的波长分别为488 nm和540 nm,掺杂量对发光性能影响很大,激发和发射光谱强度都随掺杂量的增加而增强。将YAG:Er3+与TiO2进行复合,制备出具有可见光催化性能的上转换复合光催化材料,对甲基橙的光催化降解具有较高的降解效率,添加1％YAG:Er3+的TiO2复合光催化剂的降解效率比未掺杂TiO2高16.15%,可见,上转换材料可有效提高TiO2的光催化活性。
　　 以EDTA为络合剂,采用水热法制备。NaYF4:Eu3+发光材料,探讨了NaF和稀土离子比例,pH值,添加聚合物以及热处理等合成条件对样品形貌、微结构及荧光性能的影响。结果表明,通过控制NaF和Y离子比例,可以合成出立方相NaYF4:Eu3+球形纳米粒子和六方相NaYF4:Eu3+微米棱柱,且六角相微米棱柱表现出较强的荧光性能,在395 nm光激发下,NaYF4:Eu3+样品显示出较强的橙色(588nm)和红色(614nm)发光,分别来自于Eu3+离子5D0→7F1和5D0→7F2的跃迁。
　　 对水热法制备的NaYF4:Eu3+六角微米棱柱进行热处理,研究发现煅烧温度对NaYF4:Eu3+的晶体结构影Ⅱ向不大,仍为六方相晶型,但对晶粒形态和形貌有显著影响,改善了Eu3+在基质中的掺杂状态及NaYF4:Eu3+的荧光性能,其中在300℃下煅烧,样品仍能保持稳定的六角棱柱形状,可获得最佳的荧光性能。此外,在水热法制备过程中,发现控制反应体系pH值为4～5,或加入聚合物PEG6000,都能改变样品的形貌,并且对荧光性能有较大影响。