Na3Y(BO3)2基质中Ce3+到Tb3+,Dy3+和Eu3+的能量传递的研究

摘要

研究稀土离子掺杂的发光材料，提高其发光效率具有重要的研究意义和实际应用价值。能量传递一直是提高发光效率的热门研究课题之一。由于Ce3+4f-5d跃迁的吸收，Ce3+在紫外范围广泛和强烈的吸收，它是一种很好的敏化剂，由于Ce3+在不同的基质中5d能级的位置有很大差异，因此，能量传递只能在一定的基质中实现。目前，基质主要集中在铝酸盐、硅酸盐或磷酸盐等。然而，这些基质材料的合成温度大多在1300至1600℃之间。Na3Y(BO3)2(NYB)是一种新型硼酸盐基质材料，其制备方法简单，合成反应温度比上述材料降低400-600℃。
　　本论文主要在以下方面做了详细的研究:
　　1.本文合成了一系列的掺杂不同稀土离子的NYB发光材料，重点研究了在NYB基质材料中Ce3+和Tb3+的发光性能，研究了在该基质中Ce3+到Tb3+的能量传递过程，测试了Ce3+5d能级的衰减曲线，计算了Ce3+能级的寿命和能量传递效率，证明了在该基质中Ce3+到Tb3+的存在着能量传递，实现了紫外光到绿光的转换。
　　2.研究了NYB基质材料中Ce3+和Dy3+之间的能量传递过程，通过对样品的激发和发射光谱进行比较，确定了激发波长331nm，选择性用331nm的激发光激发了共掺样品，同时得到了Ce3+发射峰和Dy3+的特征发射峰，证明了Ce3+和Dy3+之间存在能量传递，为了进一步证明，测试了Ce3+的5d能级的衰减曲线，通过Ce3+的衰减曲线，计算出了Ce3+的寿命和能量传递效率。
　　3.在NYB基质中，Ce3+的发射峰为380-450nm的宽谱带发射，该波段正好为Eu3+的激发峰所在位置，满足了Ce3+-Eu3+能量传递的条件，但实验证明，在只能激发Ce3+不能激发Eu3+的波长激发下，NYB:3.0％Ce3+，1.0％Eu3+的发射光谱中只有Ce3+的发射峰，观察不到Eu3+的特征发射，表明在该基质材料中Ce3+和Eu3+不存在明显的能量传递。
　　4.由于在NYB基质中，Ce3+-Tb3+，Tb3+-Eu3+之间存在着能量传递过程，而Ce3+和Eu3+之间没有能量传递，为了实现Ce3+可以将能量间接传递给Eu3+，实现紫外光区能量转化为Eu3+的红光发射，我们引入中间离子Tb3+，研究了三掺离子之间的能量传递过程。通过对样品的发射和激发光谱的对比研究，发现引入中间离子Tb3+，可以实现Ce3+到Eu3+的能量传递。

目录

声明

致谢

摘要

1 引言

1．1 稀土发光材料

1．1．1 稀土离子

1．1．2 稀土的电子层结构

1．1．3 稀土离子的能级及光谱项

1．1．4 稀土离子能量传递

1．2 稀土发光材料的优点及分类

1．3 稀土发光材料的研究现状

1．4 本论文的主要的研究内容

2 实验

2．1 引言

2．2 实验试剂

2．3 实验制备方法与步骤

2．4 测试与表征

2．4．1 物相鉴定

2．4．2 荧光光谱

2．4．3 能级寿命

3 Na3Y(BO3)2:Ce3+，Tb3+中Ce3+到Tb3+的能量传递过程的研究

3．1 引言

3．2 Na3Y(BO3)2:Ce3+，Tb3+的物相分析

3．3 Na3Y(BO3)2:Ce3+，Tb3+的发光特性

3．4 不同浓度的Tb3+对能量传递的影响

3．5 Ce3+5d-4f的衰减特性和能量传递效率分析

3．6 本章小结

4 Na3Y(BO3)2基质中Ce3+到Dy3+能量传递的研究

4．1 引言

4．2 Na3Y(BO3)2:Ce3+，Dy3+的物相分析

4．3 Na3Y(BO3)2:Ce3+，Dy3+的发光性能

4．4 Na3Y(BO3)2:Ce3+，Dy3+的能量传递

4．5 本章小结

5 Na3Y(BO3)2基质中Ce3+-Eu3+、Ce3+-Tb3+-Eu3+的能量传递过程的研究

5．1 引言

5．2 Na3Y(BO3)2:Ce3+，Tb3+，Eu3+的物相分析

5．3 Na3Y(BO3)2:Ce3+，Eu3+的能量传递

5．4 Na3Y(BO3)2:Tb3+，Eu3+的能量传递

5．5 Na3Y(BO3)2:Ce3+，Tb3+，Eu3+的能量传递过程

5．6 本章小结

6 结论

参考文献

作者简历及攻读硕士／博士学位期间取得的研究成果

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