SiO-,2-凝膠-稀土摻雜SiO-,2-發(fā)光材料的制備與性能研究.pdf

1、本文用溶膠-凝膠方法合成了SiO2干凝膠發(fā)光材料和稀土Eu單摻雜以及Eu，Dy共摻雜的SiO2為基質(zhì)主體的發(fā)光材料，研究了影響發(fā)光性質(zhì)的各種因素及其發(fā)光機(jī)理，旨在探尋制備SiO2基質(zhì)高效熒光材料的新途徑。 以正硅酸乙酯(TEOS)為硅源制備了SiO2干凝膠發(fā)光材料。研究了加水量和溫度對(duì)SiO2凝膠化時(shí)間的影響，結(jié)果表明：H2O/TEOS=4時(shí)，凝膠化時(shí)間最短；隨著陳化溫度的升高，凝膠化時(shí)間縮短。傅立葉變換紅外光譜(FT-IR)表

2、明，SiO2干凝膠中含有Si-OH和Si-OR基團(tuán)等結(jié)構(gòu)缺陷，說明SiO2干凝膠沒有形成完整的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。研究了SiO2干凝膠的發(fā)光特性。它的發(fā)射光譜包括峰值位于325nm的紫外區(qū)發(fā)射和422nm、442nm、590nm和656nm的可見光區(qū)發(fā)射。這些發(fā)射峰由sol-gel過程中形成的氧空位缺陷、硅懸鍵和非橋氧中心等缺陷引起。隨著溫度的升高，SiO2網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不斷完善，產(chǎn)生的缺陷越來越少，發(fā)光強(qiáng)度降低。以Eu(NO3)3為摻雜劑，制備了Eu

3、離子摻雜的SiO2、SiO2-Al2O3和SiO2-Al2O3-B2O3干凝膠發(fā)光材料。XRD表明，850℃退火處理的樣品仍為非晶態(tài)。研究了不同摻雜濃度和退火溫度對(duì)Eu3+離子特征發(fā)射光強(qiáng)度的影響。結(jié)果表明：經(jīng)700℃退火的樣品Eu3+發(fā)光最強(qiáng)；Eu3+的發(fā)光在摻雜濃度為0.1％～1.2％的范圍內(nèi)沒有出現(xiàn)濃度淬滅現(xiàn)象。經(jīng)過850℃退火的0.2％Eu：SiO2-Al2O3的發(fā)射光譜中同時(shí)出現(xiàn)了峰值位于480nm和440nm的Eu2+寬帶藍(lán)

4、光發(fā)射和Eu3+的特征紅光發(fā)射光譜。因?yàn)锳l3+離子能夠增加Eu3+離子周圍AlO4四面體中氧的電子給予能力，對(duì)Eu3+離子具有還原作用，使部分Eu3+轉(zhuǎn)變?yōu)镋u2+。在前驅(qū)物中引入硼酸，結(jié)果表明：硼酸的加入有助于提高Eu3+離子的發(fā)光強(qiáng)度。在H3BO3/TEOS=0.1～0.8范圍內(nèi)，隨著硼酸量的增加Eu3+的紅光發(fā)射增強(qiáng)。制備了Eu，Dy共摻雜SiO2-Al2O3-B2O3干凝膠，退火溫度為850℃時(shí)出現(xiàn)了Eu2+的寬帶藍(lán)光發(fā)射而E

5、u3+的紅光發(fā)射幾乎消失。通過Eu，Dy共摻雜影響了Eu2+和Eu3+之間的能量傳遞，因?yàn)镈y3+的引入降低了Eu2+→Eu3+的能量轉(zhuǎn)移概率，并且產(chǎn)生了Eu3+→Dy3+的能量轉(zhuǎn)移。用浸漬法在普通鈉鈣玻璃表面制備了Eu：SiO2-Al2O3-B2O3紅光發(fā)光薄膜和Eu，Dy：SiO2-Al2O3-B2O3藍(lán)光發(fā)光薄膜。從薄膜樣品的AFM形貌圖中可以看出，薄膜表面沒有裂紋，顆粒分布致密均勻，組成薄膜的顆粒粒徑大約為50～60nm。研究了