锆酸盐纳米发光材料的制备与表征

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纳米发光材料明显不同于体相发光材料的特性已经成为近年来的热点研究课题。锆酸盐具有良好的化学稳定性和热稳定性,是一类重要的光活性基质材料。目前,制备锆酸盐的主要方法还是传统的高温固相反应法,采用湿化学法制各锆酸盐的报道并不多。因此,在本论文中,我们采用柠檬酸盐溶胶,凝胶燃烧法制备了不同激活离子掺杂的锆酸盐纳米发光材料,并系统地研究了其发光特性,观察到了一些新的发光现象。   在第一章中,我们对发光理论、稀土发光材料的发光机理,制各方法、表征手段及稀土纳米发光材料的性能特点等做了简单的介绍,并对锆酸盐发光材料的研究现状进行了总结。   在第二章中,我们采用溶胶.凝胶.燃烧法,在不同的炉温下制各出MZrO3(M=Ba、Ca)纳米晶粉末。利用XRD分析了样品结构,通过透射电镜观察了样品的清晰形貌,并研究了MZrO3(M=Ba、Ca)纳米材料的发光机理。   第三章中,我们采用溶胶-凝胶-燃烧法在700℃和较短的烧结时间下制备了钙钛矿结构的BaZrO3纳米粉末,对产物进行了不同浓度的Eu3+、Dy3+掺杂,并对产物进行了发光性质的研究。Eu3+掺杂和Dy3+掺杂的BaZrO3纳米晶粉末表现出很好的发光性质。Eu3+掺杂的样品在590nm~630nm之间有强的橙红光发射,并且5D0→7F1跃迁的强度大于5D0→7F2跃迁的强度,说明Eu3+在BaZrO3晶体结构中位于对称中心的位置。并且发光强度随Eu3+掺杂浓度的升高先增强后减弱,在Eu3+掺杂浓度为5mol%附近达到最高值。Dy3+掺杂的样品分别在575nm和480nm两处有强的黄光和蓝光发射,由于荧光浓度淬灭效应,其发光强度随Dy3+浓度的升高先增强后减弱,1.0mol%处为最佳的Dy3+掺杂浓度。   在第四章中,我们采用溶胶-凝胶-燃烧法在700℃和较短的烧结时间下制备了钙钛矿结构的CaZrO3纳米粉末,对产物进行了不同浓度的Eu3+、Dy3+掺杂,并对产物进行了发光性质的研究。Eu+掺杂的样品在590nm~630nm之间有强的橙红光发射,并且5D0→7F2跃迁的强度大于5D0→7F1跃迁的强度,说明Eu3+在BaZrO3晶体结构中处于偏离反演对称中心的格位。这一点与Eu3+掺杂的BaZrO3纳米晶的发光有所区别。并且发光强度随EU3+掺杂浓度的升高先增强后减弱,在Eu3+掺杂浓度为5mol%附近达到最高值。Dy3+掺杂的样品分别在575nm和485nm两处有强的黄光和蓝光发射,其中485nm处的蓝光发射较575nm处的黄光发射强一些,说明Dr十在CaZrO3中所处位置的对称性较高。2.0mol%处为最佳的Dy3+掺杂浓度,并且浓度猝灭现象不明显。   第五章中,我们采用同样的方法制备了BaZrO3和CaZrO3纳米粉末,对产物进行了不同浓度的Er3+掺杂,并对产物进行了发光性质的研究。Er3+掺杂的BaZrO3和CaZrO3纳米晶的发射光谱的发射峰相似,主要由两个峰构成,位于绿光区524nm、547nm处,分别来自于Er3+的2H11/2-4I15/2,4S3/2-4I15/2转换,其中547发射峰的强度最大。在BaZrO3和CaZrO3样品中,Er3+的掺杂浓度对发射峰位几乎无影响,但掺杂浓度对发光强度影响较大。在Er3+掺杂的BaZrO3样品中,Er3+的最佳掺杂浓度是1mol%,当掺杂浓度超过Er3+的1mol%,由于浓度猝灭效应的影响,Er3+的发射强度逐渐减弱。而在Er3+掺杂的CaZrO3样品中,当掺杂浓度由1mol%增加到3mol%时,Er3+的发射强度逐渐增强。当Er3+的掺杂浓度达到3mol%时,也未观察到浓度猝灭现象。   在第六章中,我们对本论文的工作进行了总结。
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