稀土上轉換鎢-鉬酸鹽、磷酸鹽、氟化物的合成及發(fā)光性能研究.pdf

1、稀土離子摻雜的熒光材料由于稀土離子內部特殊的4f-4f和4f-5d軌道結構使得這類熒光材料研究成為熱點。其獨特的光電特性使稀土離子摻雜的熒光粉在生物醫(yī)學、顯示、照明、光電數據存儲、光纖等領域有潛在應用價值。尤其是上轉換熒光粉4f電子層的特殊結構使得上轉換的發(fā)光研究備受關注。迄今為止，研究發(fā)現氧化物、氟化物、鎢酸鹽、鉬酸鹽、磷酸鹽、釩酸鹽等無機材料的微/納米結構均可以作為稀土離子摻雜的上轉換熒光材料的基質材料。
　　在本論文的工作中

2、，使用溶劑熱法、水熱法以及水浴法可控合成了具有特定形貌的微/納米晶體。合成的晶體分散性良好、尺寸均勻、形貌可調、具有良好的發(fā)光性質。同時，考察了反應中各個因素對于產物形貌結構的影響并且推測了產物的形成機理。通過光致發(fā)光測試對熒光粉的發(fā)光性質進行研究。通過調整 Yb3+(敏化劑離子)以及 Er3+、Tm3+、Ho3+(激活劑離子)的摻雜濃度可以對光譜顏色進行調變并且獲得多色熒光發(fā)射光譜，精確控制摻雜條件可以得到白光發(fā)射的熒光粉。另外，為了

3、進一步增強發(fā)射光譜強度，在熒光粉中引入了Li+研究光譜的變化。研究材料的不同形貌對熒光粉發(fā)光性質的影響。
　　第一，通過溶劑熱方法，以油酸為表面活性劑成功合成了LaPO4:Ln3+(Ln= Yb, Er, Tm, Ho)納米晶。研究了納米晶體的形成機理。在980 nm激光激發(fā)下，研究了LaPO4:Ln3+(Ln=Yb, Er, Tm, Ho)上轉換樣品的發(fā)光性能。通過改變敏化劑Yb3+摻雜量研究上轉換發(fā)射光譜性質隨之發(fā)生的變化。<

4、br>　　第二、溶劑熱方法可控合成了NaLa(WO4)2微米長方體，并對產物的相、尺寸、形貌結構進行了表征。首次在 NaLa(WO4)2合成過程中同時利用油酸、油胺的相互作用。研究了NaLa(WO4)2:Eu3+以及NaLa(WO4)2:Tb3+樣品的下轉換激發(fā)光譜和發(fā)射光譜。另外Yb3+/Er3+和Yb3+/Tm3+摻雜的NaLa(WO4)2上轉換發(fā)光性質也通過光致發(fā)光進行表征。Na+在鎢酸鹽發(fā)光體系中起著重要作用。Na+的加入可以提

5、高NaLa(WO4)2下轉換光譜強度，尤其是對于 NaLa(WO4)2上轉換光譜強度有大幅度提升。通過改變摻雜離子的種類和濃度，進一步研究了NaLa(WO4)2發(fā)光材料的上轉換發(fā)光性質和機理。
　　第三、首次以溶劑熱法成功合成了三維結構NaLa(WO4)2:Ln3+(Ln=Yb, Er, Tm)自組裝球。通過調控反應中的影響因素對產物形貌進行調控并且研究產物自組裝過程機理。研究NaLa(WO4)2:Ln3+(Ln=Yb, Er,

6、Tm)產物上轉換發(fā)光性質。此外，通過調節(jié)Yb3+摻雜濃度可以實現光譜在綠光區(qū)域發(fā)光顏色的調控。通過調節(jié)兩個激活劑的摻雜濃度可以實現光譜從綠光區(qū)域到藍光區(qū)域的顏色調控。
　　第四、通過水熱方法合成了具有多種形貌和相的NaYF4。改變實驗條件:反應時間、溫度、溶液pH、表面活性劑濃度、氟源可以獲得多種形貌和相NaYF4，其中包括球形、八面體、棒狀、實心棱柱、空心六棱柱以及混合相、純相NaYF4，并且推測產物形成機理。研究β-NaYF4

7、:Yb3+,Ln3+(Ln=Er, Tm, Ho)上轉換發(fā)射光譜，并且對不同形貌和相的產物的發(fā)光性質進行了研究。另外通過在熒光體系中摻雜 Li+，研究材料上轉換熒光強度的變化。研究不同形貌產物上轉換熒光光譜，結果表明產物的光譜性質受形貌影響。
　　第五、以PSS作為模板劑，通過溫和的水浴方法合成了空心結構SrMoO4基質材料。研究反應時間、模板劑濃度、溶液pH值、反應物量各種因素對反應產物形貌結構的影響。推測了空心結構產物形貌形成

8、機理為著名的空心結構材料形成機理：奧施特瓦爾德機制。另外，研究Yb3+/Tm3+、Yb3+/Ho3+、Yb3+/Tm3+/Ho3+摻雜的SrMoO4發(fā)光性質以及通過調整Yb3+/Tm3+/Ho3+摻雜離子濃度實現多色熒光和白光的調控。研究不同藥物釋放階段載藥的SrMoO4:Yb3+/Tm3+發(fā)光性質的變化規(guī)律。此外，運用MTT細胞毒性實驗考察SrMoO4:Yb3+/Tm3+的毒性和生物相容性。通過細胞攝取實驗以及激光共聚焦掃描顯微鏡照片