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上转换发光材料复合TiO_2的制备及性能研究

叶岩溪  
【摘要】:本文采用共沉淀法和水热法分别制备了Y203:Er3+下转换绿光发光材料和NaYF4:Er3+上转换发光材料;采用sol-gel法制备了复合物Y203:Er3+/Ti02和NaYF4:Er3+/Ti02上转换发光材料。Y203:Er3+在三个激发波长下有共同的四个绿光发光波峰,这为其荧光强度的提高提供了可能。NaYF4:Er3+, Y2O3:Er3+/Ti02复合物和NaYF4:Er3+/Ti02复合物均发现具有上转换发光现象,其把低能光子转换为高能光子的特性有助于Ti02光催化效率的提高。 微结构分析发现Y203:Er3+是一种直径在20-30nm间的立方相颗粒。其在365,377,489,521和652nm五个波峰处存在紫外可见吸收吸收峰,为Er3+的特征吸收峰;在365,377和521nm激发下出现四个相同的绿光发射,波峰分别为522,537,550和562nm。Ag+的掺杂有助于Y203:Er3+四个绿光发光强度的增强,最大增强幅度可以达到87.5%;Er203的最佳的掺杂浓度和退火温度分别为1%和1200℃。 XRD和SEM分析发现NaYF4:Er3+是一种六方相的微米材料,颗粒形状为罕见的五面体。其在388nm激发下出现了(211,237,251nm)紫外光发射波峰;在500nm激发下出现了(395,411nm)紫光发射波峰;在570nm激发下出现了467nm和(481,492,508nm)蓝紫光发射波峰。Yb3+的掺杂虽然有助于发光强度的提高,但是敏化作用不是很明显。 Y203:Er3+/Ti02复合物和NaYF4:Er3+/Ti02复合物上转换发光材料具有相似的上转换发光特性,但是其形貌却相差很大。Y203:Er3+/Ti02复合物是由锐钛矿相的Ti02和立方相的Y203:Er3+复合而成的,颗粒直径为10nm左右;NaYF4:Er3+/Ti02复合物则是由锐钛矿相Ti02,六方相NaYF4:Er3+和YO1.335组成,颗粒形状是四方形和圆形,两种颗粒都只达到微米级。掺杂离子不是附在基质表面,而是进入了颗粒的孔道中和晶格中。比表面积测试的结果说明这种方法制备的两种复合物均不是由组分简单物理复合,其结构已经发生了一定的变化。两种复合物在489,521和652nm处都存在Er3+紫外可见吸收光谱峰,且都有所增强。复合物Y2O3:Er3+/Ti02和NaYF4:Er3+/Ti02在388,500和570nm的光激发下也出现了9个上转换发光波峰。对激发波长的计算和分析结果表明在388和500nm激发下的上转换发光是属于能量传递上转换;在570nnm激发下发光波峰为467nm和(481,492,508nm)的上转换发光可以分别归纳为单离子基态吸收/激发态吸收和能量传递上转换,其中467nm的上转换发光有两个能量传递通道。光催化还原CO2制备甲醇证明Y203:Er3+/Ti02复合物的光催化能力比纯的Ti02强。


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