兩類不含稀土的發(fā)光材料的制備和溫度特性研究.pdf

1、發(fā)光材料在我們的日常生活中占據(jù)著越來越重要的地位，稀土發(fā)光材料具有豐富的能級結(jié)構(gòu)成為了發(fā)光學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，但稀土資源有限，且提純成本高，環(huán)境污染問題嚴(yán)重。本文中主要研究了兩類不含稀土的發(fā)光材料:碳點(diǎn)和K2SiF6∶Mn4+。碳點(diǎn)具有來源廣泛、良好的水溶性和生物相容性、表面易修飾等優(yōu)點(diǎn)，在生物醫(yī)學(xué)、傳感、催化、半導(dǎo)體照明等多個領(lǐng)域具有潛在應(yīng)用，但是它的發(fā)光機(jī)理尚不明確，性能有待提升，仍需進(jìn)一步深入研究。K2SiF6∶Mn4+作為半導(dǎo)體照

2、明用紅色熒光粉，具有激發(fā)范圍窄、色純度高、成本低等特點(diǎn)，對于彌補(bǔ)商用白光LED的顯色性具有重要價值。本文首先制備了納米熒光碳點(diǎn)材料和K2SiF6∶Mn4+紅色熒光粉，考察了他們的常溫特性，其次研究了溫度對這兩種發(fā)光材料的基本影響規(guī)律，最后通過溫度猝滅現(xiàn)象嘗試解釋了碳點(diǎn)的發(fā)光機(jī)理，揭示了K2SiF6∶Mn4+特殊的發(fā)光熱致增強(qiáng)現(xiàn)象的原因。主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下:
　　1.用水熱法，以葡萄糖作為原料制備熒光納米碳點(diǎn)，研究了不同反應(yīng)條件

3、、不同處理方法、不同添加劑對碳點(diǎn)制備的影響。高濃度會生成過量中間產(chǎn)物，高溫、長時間會生成大量的碳球顆粒，最佳反應(yīng)條件為0.1 mol/L于200℃反應(yīng)1h;采用無水乙醇作為添加劑能夠限制碳點(diǎn)長大，但制備的碳點(diǎn)光學(xué)穩(wěn)定性較差;濃硫酸能夠促進(jìn)碳點(diǎn)的合成，220℃反應(yīng)2h能夠獲得尺寸均勻的碳點(diǎn)，濃硫酸添加量越少，碳點(diǎn)尺寸越小;使用含氮的一水合草酸銨作為原料，能夠獲得量子產(chǎn)率約為10％的熒光碳點(diǎn)。
　　2.研究了濃硫酸作為添加劑所獲得碳點(diǎn)

4、的常溫光學(xué)性能。碳點(diǎn)的最佳激發(fā)波長為350nm，最強(qiáng)發(fā)射波長為460nm，發(fā)射峰具有激發(fā)波長依賴性，隨激發(fā)波長的紅移向長波移動。熒光碳點(diǎn)具有良好的光學(xué)穩(wěn)定性，但分散溶液的pH值會改變碳點(diǎn)發(fā)射譜的峰位和強(qiáng)度，且該過程可逆，可用于pH的傳感檢測。對葡萄糖、一水合草酸銨為原料獲得的兩類不同碳點(diǎn)進(jìn)行了溫度特性研究，發(fā)現(xiàn)均存在溫度猝滅現(xiàn)象，且可用于溫度傳感。碳點(diǎn)在短波長激發(fā)下比長波長激發(fā)具有更快的溫度猝滅速度，表明量子尺寸效應(yīng)是碳點(diǎn)發(fā)光的主要機(jī)制

5、。
　　3.系統(tǒng)研究了K2SiF6∶Mn4+紅色熒光粉的物相、形貌，常溫和變溫發(fā)光性能。K2SiF6∶Mn4+熒光粉可吸收400-500nm的藍(lán)光，發(fā)射610-650nm范圍的紅光，適用于藍(lán)光激發(fā)的白光LED的封裝。K2SiF6∶Mn4+的發(fā)射強(qiáng)度和發(fā)射峰位置均呈現(xiàn)較好的熱穩(wěn)定性。其中，發(fā)射峰隨溫度升高會發(fā)生紅移，可歸因子零聲子線的紅移，但其色坐標(biāo)的變化在150℃時仍小于0.01。發(fā)光強(qiáng)度隨溫度升高先升后降，其在低溫度下的發(fā)光熱致