表面活性劑對稀土發(fā)光材料形貌性能影響的研究.pdf

1、稀土資源是我國的優(yōu)勢戰(zhàn)略資源,實現(xiàn)稀土的高價值開發(fā)利用是我國近年來的緊迫戰(zhàn)略目標。稀土發(fā)光材料是稀土資源應用最為廣泛的應用領(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,且能夠應用在照明、顯示器材、防偽、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生物標記及臨床治療領(lǐng)域,是具有廣大應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,其在反應過程的作用及影響機理的研究能夠為日后開發(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,而這方面的研究尚不完備,因此對這一理論問題的研究是非常有價值的。
　　本論文以表面活性劑在水熱合成工藝中對稀土銪摻雜釩酸釓GdVO4:Eu3+熒光粉形貌和發(fā)光性能的影響為研究對象,分析了晶體結(jié)構(gòu)的形成機理和發(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值對產(chǎn)物形貌和發(fā)光性能的影響。在pH<13時得到了單相GdVO4:Eu3+產(chǎn)品,而pH>13時得到了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?！Z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,最強峰位于618納米

4、處的5D0→7F2躍遷,強度隨形貌發(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稱中心Gd3+格位上。熒光粉在314nm紫外光照射下應主要發(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,在強酸環(huán)境下,晶體顆粒較大,為微米級,隨著pH值的提升,產(chǎn)品晶體顆粒尺寸變小,進入納米級。另外pH=7時觀察到更為微小的小晶粒團,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,都得到了純相的不同形貌的GdVO4:Eu3+晶體。實驗結(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方向,當SDS濃度較低時,晶體的定向生長被改變了。當SDS的濃度較高時,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