近年來,稀土離子摻雜的發(fā)光材料因其在固態(tài)激光器、太陽能電池、熒光探針和許多其他領(lǐng)域中的潛在應用而引起了很多關(guān)注。由于稀土元素獨特的電子配置,因此具有豐富的能級,并且可以選擇和設計這些能級以吸收或發(fā)射指定的光,這就是為什么稀土元素在光學領(lǐng)域很受歡迎。此外,發(fā)光材料的物相、維度和形貌對材料的物理和化學性質(zhì)會產(chǎn)生一定的作用,從而影響著材料的性能。因此,設計合成分散性好、尺寸均一、形貌可控、純度較高的微/納米光功能材料以及進一步研究其微觀結(jié)構(gòu)的生長機理具有重要意義。在諸多制備光功能材料的方法中,水熱法因其具有制備條件簡單節(jié)能、體系穩(wěn)定、合成溫度低、結(jié)晶性好以及對環(huán)境的污染性小等優(yōu)點,近些年被廣泛用于制備各種功能材料。本論文主要采用溫和的水熱法,制備了稀土摻雜的氟化物(KSc_2F_7,KYb_3F_(10))和磷酸鹽(Na_3Sc_2(PO_4)_3)。同時,控制了影響材料微觀結(jié)構(gòu)生長機理的諸多因素(如濃度、溫度、pH和添加劑等)。并研究了產(chǎn)物的物相和形貌以及摻雜稀土離子之后產(chǎn)物的物相、形貌和發(fā)光性質(zhì),揭示了每種形態(tài)的生長機制,以便更深入地了解晶體的生長過程。具體研究內(nèi)容分為三部分,其一是通過改變F/Sc比、pH值和表面活性劑制備了形貌豐富的KSc_2F_7微晶(包括微米棒、片、花狀和矩形狀)。此外,摻雜半徑較大的Ln~(3+)有助于形成更大的顆粒,這為控制其他類似微晶的形貌和尺寸提供了一種新方法。獲得的KSc_2F_7:Ln~(3+)(Ln=Ce、Eu和Tb)產(chǎn)物顯示多色發(fā)射分別為紅色(Eu~(3+))、綠色(Tb~(3+))和藍色(Ce~(3+))。其二是通過水熱合成與低溫煅燒相結(jié)合的方法,制備了一系列發(fā)光可控的Na_3Sc_2(PO_4)_3:Ce~(3+)/Tb~(3+)/Eu~(3+)(NSPO)熒光粉,并詳細研究了Na_3Sc_2(PO_4)_3的晶體結(jié)構(gòu)、發(fā)光性質(zhì)以及Ce~(3+)→Tb~(3+)和Tb~(3+)→Eu~(3+)能量傳遞等特性。其三是通過操縱不同的晶體生長環(huán)境,如增加F~-的濃度、調(diào)節(jié)pH、使用不同的氟化物以及摻雜半徑較大的Ln~(3+)得到均勻且形貌多樣的KYb_3F_(10)熒光粉。獲得的KYb_3F_(10):Ln~(3+)(Ln=Tb,Eu)熒光粉分別顯示出明亮綠光(Tb~(3+))和紅光(Eu~(3+))。
【學位單位】：西南大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：TQ422
【部分圖文】：

些 4f 電子躍遷，可產(chǎn)生發(fā)光和激光，適合作發(fā)光材料的活化離子[1]。三價稀土離組態(tài)是[Xe] 4fn5s25p6(n=0-14)，它具有電子填充在 4f 組態(tài)中的特點，則 4f 組態(tài)容納 14 個軌道，n 個電子分別排列在 4f0-4f14上，產(chǎn)生 14！/n�。�14-n）！個電。每個能級可以產(chǎn)生不同的能量，從紫外光到可見光再到紅外光[2-4]。各稀土離子構(gòu)圖示于圖 1.1。從圖中可以看出，Gd 之前的 fn(n=0~6)元素和 Gd 之后的 f14-n元

并正在向其他新興技術(shù)領(lǐng)域擴展[7]。1.3 稀土發(fā)光材料的發(fā)光機制1.3.1 上轉(zhuǎn)換發(fā)光上轉(zhuǎn)換發(fā)光，來自斯托克斯定律，也被稱為反-斯托克斯發(fā)光（Anti-Stokes）。斯托克斯定律指出，短波高頻光和長波低頻光。隨著人們不斷的探索發(fā)現(xiàn)有些材料可以達到與上述定律正好相反的發(fā)光效果，稱其為反斯托克斯發(fā)光，也稱上轉(zhuǎn)換發(fā)光[8-10]， 也就是指吸收兩個或兩個以上低能量的光子而發(fā)出一個高能量光子的非線性發(fā)光過程。到目前為止，在摻雜稀土離子的化合物中發(fā)生了上轉(zhuǎn)換發(fā)光，主要是氟化物，如：NaYF4；氧化物，如：CaAl4O7/SrAl4O7；硫化合物，氟氧化物，鹵化物等是目前上轉(zhuǎn)換發(fā)光效率最高的基質(zhì)材料，常見的能產(chǎn)生上轉(zhuǎn)換發(fā)光的稀土離子是 Er3+、Tm3+和 Ho3+。由于 Yb3+在980 nm 附近具有較強的吸收，它一般作為敏化劑將吸收到的能量傳遞給 Er3+、Tm3+和Ho3+離子，使它們可以有效地產(chǎn)生輻射躍遷，同時由于 Yb3+激發(fā)態(tài)與基態(tài)之間能量差與Er3+、Tm3+和 Ho3+各能級內(nèi)的能量差匹配性較好，因此 Yb3+是最合適的敏化劑。幾乎所

水以及粘度、蒸氣壓、介電常數(shù)、電離常數(shù)等都與反應溫度和壓力密切相件不變的情況下，溫度越高，蒸氣壓越高，使溶質(zhì)的溶解度增加，加速溶質(zhì)越有利，晶體生長速率越高[30]。H 值：不僅可以影響溶質(zhì)的溶解度，影響晶體的生長速度，而且還能改變基元的結(jié)構(gòu)，一般來說，溶液的 pH 值可以有效地改變離子傳輸速率和化平衡，然后改變生長晶體取向，以及最終產(chǎn)生不同相或不同形式的晶體產(chǎn).3 表示水熱法制備的 NaLa(MoO4)2在不同 pH 條件下單分散且均一的形貌[3時間：一般情況下隨著反應時間的增加，水熱反應更加充分，晶體生長得更溶質(zhì)消耗完畢，反應終止。在水熱條件下，晶體的生長經(jīng)歷了“溶解 - 結(jié)
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本文編號：2880062