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《哈尔滨师范大学》 2009年
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稀土离子掺杂的纳米晶CaO和CaWO_4的制备和发光研究

姜晓岚  
【摘要】: 本文利用共沉淀法制备了CaO :Eu~(3+) , CaWO_4 :Eu~(3+), CaWO_4 :Dy~(3+)三种稀土掺杂的纳米晶粉体,并对其室温发射性质进行了讨论,分析了煅烧温度、稀土掺杂浓度等因素对样品发光强度的影响,本论文主要研究内容和得到的结论如下: 1.使用共沉淀法成功的制备了CaO :Eu~(3+)粉体,在室温下可观测到Eu~(3+)离子的特征发射,分别为591nm和610nm跃迁。通过对不同煅烧温度下样品发射谱的对比,发现不同温度下的样品激发峰强度不同,说明在不同的煅烧温度下, Eu~(3+)占据了两种不同的格位。对样品强发射峰进行监测,可观测到样品中的基质和Eu~(3+)离子之间存在能量传递,基质将能量传递给了Eu~(3+)离子。通过对比不同掺杂浓度下Eu~(3+)离子发射光谱发现将Eu~(3+)掺杂到CaO基质中会发生浓度猝灭并且掺杂Eu~(3+)的适宜浓度为4mol%。 2.使用共沉淀法成功制备出了纳米CaWO_4 :Eu~(3+)发光粉体。样品的XRD衍射图样显示了样品为单相的体心四方晶系CaWO_4。对比不同掺杂浓度和不同煅烧温度样品发射谱,发现不同条件下的样品激发峰强度不同。计算了不同条件下~5D_0→~7F_1跃迁和~5D_0→~7F_2跃迁谱峰面积积分强度比,结果显示Eu~(3+)在配位场中占据在低对称的格位上,并且不对称性在随着配位场环境的改变而改变。对样品强发射峰进行监测,可观测到样品中的基质和Eu~(3+)离子之间存在能量传递,基质将能量传递给了Eu~(3+)离子。在相同的激发条件下,发现荧光强度随着掺杂浓度增加而升高,然后又随之降低。这说明将Eu~(3+)掺杂到CaWO_4基质中会发生浓度猝灭,掺杂Eu~(3+)的最佳浓度为5mol%。 3.使用共沉淀法成功制备出了纳米CaWO_4 :Dy~(3+)发光粉体。样品的XRD衍射图显示样品为单相的体心四方晶系,由Debye-Scherrer方程计算出CaWO_4 :Dy~(3+)样品的平均粒径大约41nm。对比不同煅烧温度下样品发射谱,发现所测样品均可观测到Dy~(3+)离子的强室温特征发射,分别为~4F_(9/2)→~6H_(13/2)跃迁和~4F_(9/2)→~6H_(15/2)跃迁。计算了不同温度煅烧的样品~4F_(9/2)→~6H_(13/2)跃迁和~4F_(9/2)→~6H_(15/2)跃迁谱峰面积积分强度比,说明了Dy~(3+)在晶体场中占据在低对称的格位上,并且不对称性在随着煅烧温度的增加而增强。利用基质吸收峰对样品进行激发,在发射谱中观测到一个中心位于408nm处的宽带峰,确认该宽带峰为CaWO_4本征发光。对比使用基质吸收峰和353nm分别激发时纳米晶CaWO_4 :Dy~(3+)的发射谱,推测出样品中的基质和Dy~(3+)离子之间存在能量传递。给出了纳米晶CaWO_4 :Dy~(3+)的发光示意图并且从微观解释了基质和稀土离子之间的能量传递。
【学位授予单位】:哈尔滨师范大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:O482.31

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