Yb3+、Tm3+共摻氧化鋯及其復(fù)合氧化物上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的制備及發(fā)光性能的研究.pdf

1、自上世紀(jì)六十年代上轉(zhuǎn)換概念被正式提出以來，無論是上轉(zhuǎn)換材料的制備、上轉(zhuǎn)換材料的應(yīng)用還是上轉(zhuǎn)換機理的研究都取得了明顯的進步。上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料中，基質(zhì)材料的選擇直接關(guān)系到制備材料的最終發(fā)光效率。氟化物、氯化物、氧化物等是幾種比較常見的上轉(zhuǎn)換發(fā)光的基質(zhì)材料，在這幾種基質(zhì)材料中，因為氧化物具有制備工藝簡單、對環(huán)境的要求低并且性能穩(wěn)定等優(yōu)點而得到廣泛的關(guān)注。本文選擇了ZrO2及其復(fù)合氧化物為基質(zhì)材料，以稀土離子Yb3+、Tm3+為摻雜離子，采用不同

2、的化學(xué)合成方法合成了不同體系的發(fā)光材料。并對其性質(zhì)進行了表征。主要研究內(nèi)容如下：
　　 ⑴采用低溫燃燒法合成了ZrO2；Yb3+/Tm3+體系的上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料。研究了煅燒溫度、Tm3+離子的摻雜濃度、激發(fā)功率對上轉(zhuǎn)換發(fā)光的影響。研究結(jié)果表明：樣品的上轉(zhuǎn)換發(fā)光強度隨著煅燒溫度的增加而增強；Tm3+離子對上轉(zhuǎn)換發(fā)光強度的變化主要是由于在高的Tm3+離子濃度下的有效交叉弛豫造成的；上轉(zhuǎn)換發(fā)光過程所吸收的光子數(shù)n在不同激發(fā)功率范圍內(nèi)的復(fù)

3、雜變化是由不同的上轉(zhuǎn)換機制和高功率下的熱效應(yīng)造成的。
　　 ⑵以無水乙醇為溶劑，以EDTA為絡(luò)合劑采用沉淀法制備了ZrO2：Yb3+/Tm3+體系的上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料。研究了EDTA的摻入量對樣品的晶粒尺寸和上轉(zhuǎn)換發(fā)光強度的影響。研究結(jié)果表明，隨著EDTA的摻入量的增加，晶粒的尺寸逐漸減小，但是上轉(zhuǎn)換發(fā)光強度卻逐漸增強。產(chǎn)生這一現(xiàn)象可能由于結(jié)晶性的不同導(dǎo)致的納米晶體內(nèi)部缺陷不同而引起的。研究還發(fā)現(xiàn)Tm3+離子的藍(lán)色上轉(zhuǎn)換發(fā)光隨著Yb

4、3+離子濃度的增加呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢。Tm3+離子1G4能級的壽命隨著Yb3+離子濃度的增加而逐漸減小。通過分析認(rèn)為引入的Yb3+離子增加了基質(zhì)的晶格缺陷，造成了Tm3+離子的能級壽命的減小。
　　 ⑶采用溶膠-凝膠法制備了ZrO2(CaO)：Yb3+/Tm3+體系的上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料。所制備的材料在室溫下具有Tm3+離子的特征熒光發(fā)射，主要發(fā)射在藍(lán)光，其中心波長位于470 nm左右，并得出了稀土離子與基質(zhì)之間的能量傳遞。對不同