表面活性劑對(duì)稀土發(fā)光材料形貌性能影響的研究.pdf

1、稀土資源是我國(guó)的優(yōu)勢(shì)戰(zhàn)略資源,實(shí)現(xiàn)稀土的高價(jià)值開發(fā)利用是我國(guó)近年來(lái)的緊迫戰(zhàn)略目標(biāo)。稀土發(fā)光材料是稀土資源應(yīng)用最為廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域,其4f電子組態(tài)結(jié)構(gòu)豐富、發(fā)光性能優(yōu)越、光色豐富、亮度強(qiáng),且能夠應(yīng)用在照明、顯示器材、防偽、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生物標(biāo)記及臨床治療領(lǐng)域,是具有廣大應(yīng)用潛力的新型功能材料。在開發(fā)利用稀土納米發(fā)光材料的過程中,形貌優(yōu)良均一、粒度均勻、性能優(yōu)異的稀土納米發(fā)光材料的合成工藝,仍是化學(xué)和材料研究人員要解決的重大問題。表面活性劑作為軟

2、化學(xué)溶液法合成納米功能材料過程中至關(guān)重要的影響因素,其在反應(yīng)過程的作用及影響機(jī)理的研究能夠?yàn)槿蘸箝_發(fā)高效節(jié)能的納米稀土材料合成工藝提供有力的理論指導(dǎo),而這方面的研究尚不完備,因此對(duì)這一理論問題的研究是非常有價(jià)值的。
　　本論文以表面活性劑在水熱合成工藝中對(duì)稀土銪摻雜釩酸釓GdVO4:Eu3+熒光粉形貌和發(fā)光性能的影響為研究對(duì)象,分析了晶體結(jié)構(gòu)的形成機(jī)理和發(fā)光性能的變化規(guī)律。本論文分為六塊內(nèi)容,主要內(nèi)容如下:
　　(1)采用水

3、熱合成法成功合成了銪摻雜的釩酸釓熒光粉(GdVO4:Eu3+)討論了pH值對(duì)產(chǎn)物形貌和發(fā)光性能的影響。在pH<13時(shí)得到了單相GdVO4:Eu3+產(chǎn)品,而pH>13時(shí)得到了Gd(OH)3第二相物質(zhì),SEM和TEM圖片顯示GdVO4:Eu3+熒光粉隨著pH值升高而發(fā)生形貌演變,過程為球狀大顆?！嗣骟w大顆粒和棒狀顆粒→鵝卵石形→橢圓形→米粒形→八面體小顆粒與不規(guī)則納米顆粒共存。產(chǎn)物的發(fā)光性能表現(xiàn)出Eu3+的特征發(fā)射峰,最強(qiáng)峰位于618納米

4、處的5D0→7F2躍遷,強(qiáng)度隨形貌發(fā)生變化。
　　(2)采用CTAB輔助的水熱合成法在不同的pH值下,得到了不同形貌的GdVO4:Eu3+熒光粉產(chǎn)品。發(fā)現(xiàn)通過改變反應(yīng)溶液pH值和CTAB加入量可以得到晶粒尺寸可調(diào)、形貌變化多樣的GdVO4:Eu3+熒光粉產(chǎn)品。光譜結(jié)果表明,產(chǎn)物以Eu3+的5D0→7F2躍遷發(fā)光為主,摻雜的Eu3+離子主要處于非反演對(duì)稱中心Gd3+格位上。熒光粉在314nm紫外光照射下應(yīng)主要發(fā)出紅色光。其發(fā)光性能隨

5、產(chǎn)品尺寸和結(jié)晶度變化顯著。
　　(3)采用 TTAB輔助的水熱合成法在不同 pH值下,合成了不同形貌的GdVO4:Eu3+熒光粉。發(fā)現(xiàn)通過改變反應(yīng)溶液pH值和TTAB加入量可以得到晶粒尺寸可調(diào)、形貌變化多樣的GdVO4:Eu3+熒光粉產(chǎn)品。關(guān)于GdVO4:Eu3+熒光粉的發(fā)光性能系統(tǒng)研究表明,GdVO4:Eu3+熒光粉的發(fā)光性能與其結(jié)晶度和顆粒尺寸有關(guān)。良好的結(jié)晶度能夠增強(qiáng)GdVO4:Eu3+熒光粉的發(fā)光性能。
　　(4)采

6、用DTAB輔助的水熱合成法在不同的pH值下,合成了從微米尺度到納米尺度的一系列釩酸釓熒光粉。結(jié)果表明,在強(qiáng)酸環(huán)境下,晶體顆粒較大,為微米級(jí),隨著pH值的提升,產(chǎn)品晶體顆粒尺寸變小,進(jìn)入納米級(jí)。另外pH=7時(shí)觀察到更為微小的小晶粒團(tuán),相比之下堿性環(huán)境下納米晶片的結(jié)晶度較高。發(fā)光性能測(cè)試表明,樣品發(fā)光性能隨晶粒尺寸和結(jié)晶度變化顯著。納米尺度結(jié)晶良好的產(chǎn)品發(fā)光性能優(yōu)異。
　　(5)采用水熱合成法在寬pH值范圍內(nèi),在加入SDS或不加入SD

7、S時(shí),都得到了純相的不同形貌的GdVO4:Eu3+晶體。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,pH值決定了GdVO4:Eu3+晶體的成核率,而表面活性劑影響著晶體生長(zhǎng)方向,當(dāng)SDS濃度較低時(shí),晶體的定向生長(zhǎng)被改變了。當(dāng)SDS的濃度較高時(shí),在溶液中形成膠束。膠束的形狀直接影響著產(chǎn)物的最終形貌。產(chǎn)物的發(fā)光性能說明,不同形貌導(dǎo)致了不同的發(fā)光性能。
　　(6)采用PVA輔助的水熱合成法,在不同pH值的條件下,成功制備了不同形貌特征的GdVO4:Eu3+熒光粉晶體