發(fā)布時間：2017-05-07 17:05

  本文關鍵詞：用于光譜調制堿金屬鈮酸鹽微納材料的設計與合成，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：納米材料由于具有量子尺寸效應、表面界面效應、小尺寸效應和宏觀量子隧道效應等優(yōu)異的性能,因而表現(xiàn)出諸多異于傳統(tǒng)體相材料的特點,如特殊的電學、光學、磁學性質,在光學材料、電子材料、磁性材料、催化材料等方面具有廣闊的應用前景。在眾多材料中,由于堿金屬鈮酸鹽XNb O3(X=Li,Na,K)是一類優(yōu)異的多功能材料,具有良好的鐵電、壓電、光電、光催化、非線性光學性能,同時還具有光折變效應、低毒和化學穩(wěn)定性等特點,因此,在高新科技領域中具有廣泛的用途。同時,稀土元素(Re)具有豐富的能級結構和特殊的電子層結構而表現(xiàn)出一些優(yōu)異的特性。因此,本論文致力于研究用于光譜調制堿金屬鈮酸鹽微納米材料的設計與合成。具體的研究內容和研究成果如下:(1)采用液相離子交換技術制備了XNb O3(X=Li,Na,K)微納米晶體。首先,通過水熱法制備了前軀體KNb O3納米顆粒,探討了前軀體在XOH(X=Li,Na,K)溶液中的化學活性,發(fā)現(xiàn)所得前軀體KNb O3納米顆粒是KNb O3的一種新相,在Na OH溶液中具有較高反應活性。其次,探討了反應條件(表面活性劑、反應介質)對Li Nb O3和Na Nb O3晶體結構及形貌的影響,發(fā)現(xiàn)表面活性劑和反應介質對Na Nb O3微納米晶的相型、尺寸和形貌的影響最為顯著,并對Na Nb O3微納米晶的生長機理做了詳細分析。再次,研究了Na Nb O3微納米晶的光學性質及Na Nb O3:Eu3+納米晶的發(fā)光性質,發(fā)現(xiàn)Na Nb O3微納米晶具有很強的SHG響應,其SHG強度與體積大小相一致;此外,Na Nb O3:Eu3+納米晶具有很強的紅光發(fā)射。(2)研究了不同形貌和尺寸的單顆六方相Na Nb O3微納米晶的光學SHG性質。通過功率依賴測試,發(fā)現(xiàn)各單顆六方相粒子的SHG均呈現(xiàn)與入射光功率的二次依賴關系,為二階非線性過程。計算了各單顆六方相Na Nb O3微納米晶的SHG平均強度,發(fā)現(xiàn)相同晶型的晶體呈現(xiàn)相似的光學SHG響應,與形貌無關,而與材料的二階非線性極化率有關。研究了各單顆六方相Na Nb O3微納米晶的SHG偏振依賴關系,發(fā)現(xiàn)形貌和尺寸對SHG的偏振特性沒有明顯的影響,由此還確立了各微納米晶的取向。(3)采用溶膠-凝膠法制備了一系列Na Nb O3:Ln3+(Ln=Eu,Dy,Sm,Er/Yb)納米發(fā)光材料,對它們的晶相和形貌進行了測試,發(fā)現(xiàn)少量Ln3+離子的摻入對Na Nb O3的晶型沒有明顯的影響,其形貌為~45 nm的立方納米顆粒。研究了外部脈沖強磁場對Na Nb O3:Ln3+(Ln=Eu,Dy,Sm,Er/Yb)納米晶的熒光性質的影響,并探討了產生磁光相互作用可能存在的原因和機理。對于Na Nb O3:Eu3+納米晶,其5D0→7F2和5D0→7F4躍遷的熒光積分強度隨磁場強度增加而降低,且峰位同時發(fā)生藍移和紅移,而外部磁場對Eu3+:5D0→7F1和5D0→7F3躍遷沒有明顯的影響,其主要原因是高磁場下引起的塞曼效應,改變了Eu3+離子周圍晶體位置的對稱性,而Eu3+:5D0→7FJ(J=1-4)躍遷對對稱性變化的敏感程度不同導致的。對于Na Nb O3:Dy3+/Sm3+納米晶,Dy3+:4S3/2→4I15/2,4F9/2→4I15/2和Sm3+:4G5/2→6H5/2,4G5/2→6H7/2和4G5/2→6H9/2等躍遷的發(fā)光積分強度隨磁場強度的增加而減小,發(fā)光帶發(fā)生位移及發(fā)光峰發(fā)生簡并,并隨著磁場強度的增加,位移增大,簡并度越大,這是因為在磁場作用下塞曼能級躍遷能量的強重疊,增加了能級間的非輻射馳豫所致。對于磁場誘導Na Nb O3:Er3+,Yb3+納米晶上轉換發(fā)光,Yb3+離子作為Er3+離子的敏化劑,Er3+離子4S3/2→4I15/2和4F9/2→4I15/2躍遷的發(fā)射譜帶的發(fā)光積分強度隨磁場強度的增加先增強后減弱,這一現(xiàn)象歸因于晶體場中磁場誘導軌道自旋耦合的“混合”效應所致。(4)采用高溫固相法制備了Na Nb O3:Pr3+紅色長余輝發(fā)光材料,研究了Na Nb O3:Pr3+發(fā)光材料的熒光性質和余輝性質,發(fā)現(xiàn)其余輝性能源于Pr3+離子的1D2→3H4躍遷;研究了Pr3+離子摻雜量對樣品余輝性能的影響,發(fā)現(xiàn)Pr3+離子摻雜量為4%時其余輝性能最好;分析了其余輝機理:電子是主要的電荷載體。
【關鍵詞】：微納材料 堿金屬鈮酸鹽 光譜調制 二次諧波產生 稀土
【學位授予單位】：華南理工大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TB383.1
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-14
• 第一章 緒論14-48
• 1.1 納米材料的概述[1-3]14-34
• 1.1.1 納米材料的定義14
• 1.1.2 納米材料的發(fā)展歷程[5-9]14-17
• 1.1.3 納米材料的分類17-20
• 1.1.4 納米材料的效應20-24
• 1.1.5 納米材料的特性24-25
• 1.1.6 納米材料的制備方法25-34
• 1.1.7 納米材料的應用前景34
• 1.2 堿金屬鈮酸鹽XNbO_3 (X = Li, Na, K)的結構、主要性質及應用34-42
• 1.2.1 LiNbO_3的結構、主要性質及應用36-38
• 1.2.2 KNbO_3的結構、主要性質及應用38-40
• 1.2.3 NaNbO_3的結構、主要性質及應用40-42
• 1.3 微納結構堿金屬鈮酸鹽的研究進展42-44
• 1.4 光譜調制44-46
• 1.4.1 上轉換(Up-conversion)44-45
• 1.4.2 下轉換(Down-conversion)45
• 1.4.3 光致發(fā)光(Photoluminescence)45-46
• 1.5 本論文的研究意義及主要內容46-48
• 第二章 樣品的制備及測試表征技術48-59
• 2.1 實驗藥品及來源48-49
• 2.2 主要儀器設備49-50
• 2.3 樣品的制備方法50
• 2.4 主要表征手段及相應的儀器設備50-58
• 2.4.1 X-射線分析裝置50-52
• 2.4.2 成像52-54
• 2.4.3 光致發(fā)光譜54-55
• 2.4.4 光學SHG測試系統(tǒng)55-56
• 2.4.5 磁場調控誘導發(fā)光測試系統(tǒng)56-57
• 2.4.6 長余輝發(fā)光譜及余輝衰減曲線57
• 2.4.7 熱釋光譜57-58
• 2.5 本章小結58-59
• 第三章 XNbO_3 (X = Li, Na, K)微納材料的可控合成及光學性質研究59-79
• 3.1 引言59-60
• 3.2 實驗與測試部分60-64
• 3.2.1 實驗部分60-63
• 3.2.2 測試部分63-64
• 3.3 結果與討論64-78
• 3.3.1 前軀體KNbO_3納米粒子64-66
• 3.3.2 KNbO_3納米晶的結構及微觀形貌66-67
• 3.3.3 LiNbO_3納米晶的結構及微觀形貌67-69
• 3.3.4 NaNbO_3納米晶的結構及微觀形貌69-78
• 3.4 本章小結78-79
• 第四章 單顆六方相NaNbO_3微納晶體的光學SHG性能的研究79-88
• 4.1 引言79-80
• 4.2 實驗與測試部分80-82
• 4.2.1 實驗部分80
• 4.2.2 測試部分80-82
• 4.3 結果與討論82-87
• 4.3.1 單顆六方相NaNbO_3微納米晶體的光學SHG性質82-83
• 4.3.2 單顆六方相NaNbO_3微納米晶體的功率依賴測試83-84
• 4.3.3 單顆六方相NaNbO_3微納米晶體的偏振依賴測試84-87
• 4.4 本章小結87-88
• 第五章 稀土摻雜NaNbO_3納米晶的制備及磁場誘導發(fā)光演變理論模型的建立88-118
• 5.1 引言88-89
• 5.2 實驗與測試部分89-92
• 5.2.1 實驗部分89-90
• 5.2.2 測試部分90-92
• 5.3 結果與討論92-116
• 5.3.1 NaNbO_3納米晶的制備92-93
• 5.3.2 磁場調控NaNbO_3:Eu~(3+)納米晶的發(fā)光性能93-100
• 5.3.3 磁場調控NaNbO_3:Dy~(3+)/Sm~(3+)納米晶的發(fā)光性能100-110
• 5.3.4 磁場調控NaNbO_3:Er~(3+),Yb~(3+)納米晶的上轉換發(fā)光性能110-116
• 5.4 本章小結116-118
• 第六章 NaNbO_3:Pr~(3+)紅色長余輝發(fā)光材料的制備及性能研究118-126
• 6.1 引言118-119
• 6.2 實驗與測試部分119
• 6.2.1 實驗部分119
• 6.2.2 測試部分119
• 6.3 結果與討論119-125
• 6.3.1 物相及結構分析119-120
• 6.3.2 熒光性質120-121
• 6.3.3 余輝性質121-122
• 6.3.4 余輝衰減曲線122-123
• 6.3.5 熱釋光譜分析123-125
• 6.3.6 余輝機理分析125
• 6.4 本章小結125-126
• 第七章 結論與展望126-129
• 7.1 結論126-128
• 7.2 展望128-129
• 參考文獻129-149
• 附錄149-154
• 附錄1 公式(4-2)的推導149-151
• 附錄2 磁場對稀土(Re)離子能級的影響151-153
• 附錄3 資助本論文的項目153-154
• 攻讀博士學位期間取得的研究成果154-156
• 致謝156-157
• 附件157

【參考文獻】

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 李中田;不同組成稀土摻雜納米氟化物的光譜性質研究[D];長春理工大學;2007年

  本文關鍵詞：用于光譜調制堿金屬鈮酸鹽微納材料的設計與合成，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：350233