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环保型稀土掺杂β-NaYF_4的制备表征及发光性能研究

付少博  
【摘要】:上转换发光材料是一种应用范围极广的功能材料,其在生物分子的荧光标记、固体激光器、太阳能电池、环境净化等方面均显示出了巨大的潜力和独特的优势。本论文针对其在环境科学领域的独特应用开展了稀土掺杂上转换发光材料的研究工作,制备出了高转换效率的稀土掺杂上转换发光材料β-NaYF4:Yb,Er(/Tm)。该材料的光转换效率高,可有效节约资源和能源,若将其用作荧光标记材料或与Ti02等光催化剂复合联用,则可有效扩展功能材料在环境监测、分析和环境治理方面的应用。论文的主要研究内容如下: (1)利用高温固相反应法分别制备出了不同温度的样品,对不同温度下制备的样品进行了表征和分析,结果发现630℃煅烧3h的样品物相最纯,主要生成β-NaYF4,且发光强度最高;而其它温度下烧制的样品,或含其它杂相,或发光强度不高。 (2)利用水热法,研究了不同表面活性剂对样品形貌的影响,对比了其不同的发光性能。在相同的条件下使用EDTA制备的样品形貌最好,使用柠檬酸制备的样品发光强度最高。 (3)利用溶剂热法,在水/乙醇/油酸体系中制备的NaYF4:Yb,Er和NaYF4:Yb,Tm样品,与使用高温固相法和水热法制备的样品进行综合对比后,发现使用三种方法通过控制合适的反应条件均可制备出纯相的β-NaYF4,三种方法制备的样品发光强度的大小排序为高温固相法水热法溶剂热法。 (4)对所制备的Yb-Er共激活体系和Yb-Tm共激活体系的β-NaYF4晶体分别在(绿光区、红光区)和(蓝光区、红光区)的上转换发光机理进行了探讨。通过分析泵浦功率与发光强度的关系发现,Yb-Er共激活体系的绿光和红光发射均属双光子过程,而Yb-Tm共激活体系的发光则兼有双光子、三光子和四光子过程。


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