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纳米稀土磷酸盐发光材料的合成以及发光性能的研究

来华  
【摘要】: 随着纳米技术的迅速发展,纳米发光材料由于具有高的发光强度和高的量子效率等特性,已经成为人们关注和研究的热点。在众多纳米发光材料中,以稀土磷酸盐为基质的纳米发光材料在紫外光以及真空紫外光激发下具有很好的发光性质,而且在恶劣工作环境下具有很好的稳定性,因而在各种照明和显示仪器具有广泛的应用前景。 本文综述了纳米发光材料的研究现状,系统介绍了镧系离子的光谱理论及镧系掺杂发光纳米微粒的研究背景,概括和评述了近年来镧系掺杂发光磷酸盐纳米微粒的合成和表面修饰所取得的进展和面临的问题,并对其今后的研究方向进行了总结和展望。在此基础上,我们针对场发射显示器(FED)和等离子平板显示器(PDP)对发光材料的要求,以稀土磷酸盐纳米发光材料作为研究对象,采用共沉淀法,成功制备了多种具有不同光学性质的稀土磷酸盐纳米晶。应用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、光致发光光谱(PL)、傅立叶变换红外光谱(FT-IR)、发光衰减曲线和寿命等手段研究了合成条件和掺杂离子浓度等对稀土磷酸盐纳米微粒的晶体结构、形貌和尺寸、表面化学性质、掺杂离子的固溶度和掺杂格位以及发光性能的影响和控制规律,另外,对于不同基质中Eu~(3+)的发光性质进行了讨论,同时重点讨论了YPO_4基质中Ce~(3+)离子对Tb~(3+)离子的敏化作用机理,取得了一系列重要的结论和创新性成果,为稀土磷酸盐纳米发光材料成为一种极具发展前景的新型发光材料打下了坚实的基础。 采用水热法,通过控制水热条件分别可控合成了四方相,六方相和单斜相的LnPO_4纳米和纳米颗粒,分析了水热合成条件以及结构导向剂CTAB对于样品的结构以及形貌的影响以及热力学过程对于其成核的影响,比较了不同形貌以及不同相的Re~(3+)掺杂的LnPO_4的发光性质,并对发光机理进行了探讨。并证明这些纳米晶的光谱性质与基质材料的晶体结构和形貌密切相关,为通过结构设计实现对稀土纳米材料光学性能的调控提供了新思路。


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