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《哈尔滨工程大学》 2009年
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几种稀土含氧酸盐发光材料的静电纺丝法制备及性能研究

侯智尧  
【摘要】: 稀土元素4f电子层构型使得稀土发光材料表现出了优异的物理和化学性能,已经被广泛地应用在各种照明和显示等领域,例如荧光灯、阴极射线管、场发射显示和等离子体显示。稀土离子掺杂的光功能化的多孔材料因其独特的多孔结构和发光性质而被认为在药物传输和疾病诊断治疗等方面具有潜在的应用价值。本论文采用静电纺丝与溶胶-凝胶相结合的方法制备了稀土发光材料和光功能化的多孔材料,在样品制备、结构、形貌、光致发光性质和低压阴极射线发光性质以及药物分子储存与缓释性质等方面进行了一些探索性的研究。 制备了多种形貌(纤维状、带状和管状)和尺寸不同的稀土发光材料。由于在VO43-基团与稀土离子(Ln3+)之间存在能量传递,因此紫外光激发下稀土离子在YVO4纳米纤维和微米带中呈现出它们的特征发射。用PO43-部分替代VO43-,在YP0.8V0.2O4:Ln (Ln=Eu3+, Sm3+, Dy3+)纳米纤维中,通过改变Ln3+的掺杂浓度,发光颜色可以从蓝光分别调配到红橙光、橙红光和黄绿光。在紫外光激发下,Ce3+或Tb3+单掺杂的LaPO4纳米纤维和微米带呈现各自的特征发射,即Ce3+的5d-4f跃迁和Tb3+的5D4-7FJ(J=6,5,4,3)跃迁。在LaPO4:Ce3+, Tb3+样品中,Ce3+能够向Tb3+传递能量,激发Ce3+的吸收带能够得到属于Ce3+的5d-4f发射和以Tb3+的5D4-7F5跃迁为主的绿光发射。 具有白钨矿石结构的CaWO4和CaMoO4是典型的自激活荧光体,在紫外光的激发下分别发射出蓝光和蓝绿光。检测Tb3+的5D4-7F5能级,得到CaWO4:Tb3+纳米纤维和纳米管的激发光谱,与CaWO4的激发光谱相似,宽带激发归属于WO42-中配位的氧原子和中心钨原子的电荷迁移。WO42-的特征激发峰出现在Tb3+的激发光谱中说明在CaWO4:Tb3+纳米纤维和纳米管中存在从WO42-向Tb3+的能量传递。激发WO42-离子,得到相应的Tb3+f-f跃迁的发射光谱,发射光谱中以5D4-7F5能级的绿光发射最为显著。与Tb3+离子的特征发射相比,CaWO4:Tb3+纳米纤维和纳米管中来自WO42-内在的蓝光发射是很微弱的,这表明在WO42-与Tb3+之间的能量传递是显著有效的。在CaMoO4:Ln (Ln=Eu3+, Tb3+, Dy3+)纳米纤维中,同样存在MoO42-向Ln3+的能量传递,通过改变Ln3+的掺杂浓度,可以将发光颜色从蓝绿光分别调配到红橙光、绿光和黄光。Gd2MoO6:Eu3+纳米纤维和纳米带的发射光谱对应于Eu3+的f-f跃迁,并且以Eu3+的5D0-7F2超灵敏跃迁红光发射为主。在Eu3+的激发光谱中出现了归属于Gd2MoO6强吸收峰,说明发生了从MoO66-向Eu3+的能量传递。 在紫外光和低压阴极射线的激发下,制备的稀土发光材料都能够呈现掺杂稀土离子的特征发射。尺寸稍大的带状和管状荧光粉的晶体缺陷少,使得它们的发光强度大于纤维状的荧光粉。利用静电纺丝法制备的多种稀土发光材料在不同的彩色显示领域具有潜在的应用价值。 以阳离子表面活性剂作为模板,制备了光功能化的多孔Eu3+掺杂的羟基磷灰石(HAp)纳米纤维和微米带。以布洛芬(IBU)作为模型药物,研究了HAp:Eu3+光功能化多孔材料作为药物载体在模拟体液中药物储存/释放性质。研究结果表明,该体系对IBU具有一定的药物缓释性能,且发光强度会随着药物释放量的增加而逐渐恢复到载药前的水平。作为一种新的药物释放体系,具有多孔结构和荧光性质的HAp:Eu3+;纳米纤维和微米带在药物控/释以及疾病诊疗等领域表现出潜在的应用前景。
【学位授予单位】:哈尔滨工程大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TB34

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