稀土離子摻雜的NaYF4微納米晶的制備及發(fā)光性質(zhì)研究.pdf

1、稀土摻雜上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料在熒光粉、照明顯示、生物熒光探針及紅外防偽等領(lǐng)域有著巨大的應(yīng)用價(jià)值。上轉(zhuǎn)換材料的發(fā)光性能與基質(zhì)的晶體結(jié)構(gòu)、尺寸以及形貌關(guān)系密切,本文的主要研究目的是探索稀土摻雜NaYF4:Yb3+/Er3+上轉(zhuǎn)換材料的可控合成。
　　采用水熱法和溶劑熱法制備出了不同尺寸和形貌的NaYF4:Yb3+/Er3+上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料,采用 X射線衍射分析(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)、透射電鏡(TEM)、傅里葉紅外光譜儀(FT-I

2、R)和980nm激光器激發(fā)源的熒光光譜儀(PL)等多種現(xiàn)代分析手段對(duì)合成的發(fā)光材料的形貌、結(jié)構(gòu)及性能進(jìn)行了表征,并對(duì)不同制備方法的反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行了初步的探討。本論文主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)果如下:
　　1、溶劑熱法合成了立方相NaYF4:Yb3+/Er3+納米晶。通過(guò)XRD和TEM分析了產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)和形貌,結(jié)果表明產(chǎn)物呈均勻的球形結(jié)構(gòu),粒徑約50nm,具有較好的單分散性。通過(guò)改變氟源和絡(luò)合劑,合成了粒徑約500nm的立方相 NaYF4:Yb3

3、+/Er3+微米球,實(shí)現(xiàn)了對(duì)NaYF4納米晶的尺寸和形貌的調(diào)控。利用PL研究了樣品的上轉(zhuǎn)換發(fā)光性能,結(jié)果表明:上轉(zhuǎn)換熒光強(qiáng)度呈現(xiàn)了對(duì)晶體的形貌和尺寸的依賴性。
　　2、溶劑熱法制備六方相NaYF4:Yb3+/Er3+納米/微米晶。系統(tǒng)研究了反應(yīng)時(shí)間、溫度、溶劑組成對(duì)發(fā)光材料晶相、尺寸和形貌的影響。結(jié)果表明:溶劑的水醇體積比對(duì)晶體的長(zhǎng)徑比有調(diào)控作用,水醇體積比越高晶體的長(zhǎng)徑比越小,當(dāng)在純水體系下合成了長(zhǎng)徑比最小的六方薄片。溫度越高、

4、反應(yīng)時(shí)間越長(zhǎng)產(chǎn)物晶體的結(jié)晶度越高。實(shí)現(xiàn)了可控合成不同晶體尺寸和形貌的六方相NaYF4:Yb3+/Er3+微米晶。熒光光譜分析表明晶體的尺寸越大結(jié)晶度越高,材料的上轉(zhuǎn)換發(fā)光強(qiáng)度越強(qiáng)。
　　3、水熱法合成了六方相結(jié)構(gòu)的NaYF4:Yb3+/Er3+微米管。考察了反應(yīng)溫度和Ce3+的摻雜對(duì)NaYF4:Yb3+/Er3+晶體形貌和發(fā)光強(qiáng)度的影響。結(jié)果表明:摻雜的稀土離子Ce3+對(duì)晶體結(jié)構(gòu)和形貌有改變和調(diào)節(jié)作用。合成的微米管具有較好的上轉(zhuǎn)換

5、發(fā)光性質(zhì)。其中的NaYF4冠狀結(jié)構(gòu)摻雜的上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料發(fā)光強(qiáng)度最強(qiáng)。通過(guò)摻雜的Ce3+對(duì)基質(zhì)晶體結(jié)構(gòu)和形貌的改變實(shí)現(xiàn)對(duì)上轉(zhuǎn)換材料的發(fā)光強(qiáng)度的調(diào)控,這一簡(jiǎn)易的調(diào)控方法與溫度、時(shí)間的調(diào)控手段相比,是一種簡(jiǎn)單有效的對(duì)發(fā)光材料發(fā)光強(qiáng)度的調(diào)節(jié)方法。同時(shí)考察了Eu3+摻雜的六方相結(jié)構(gòu)NaYF4微米管的合成和下轉(zhuǎn)換發(fā)光性能,Ce3+對(duì)Eu3+摻雜的下轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的基質(zhì)晶體的結(jié)構(gòu)和形貌有重要影響。Eu3+摻雜的下轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的發(fā)光強(qiáng)度的改變的主要通過(guò)C