不同形态结构钆基化合物的可控合成及光谱特性研究

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无机固体发光材料具有热稳定性高、化学稳定性好、原料易得等优点,并已被广泛应用于照明、屏幕显示和医学诊断等众多领域。其中,稀土发光材料由于其特殊的电子层结构而表现出独特的发光性能,这种优异的发光性能被认为是高效发光材料的基础。因此,寻找具有低声子能,高量子效率,高物理化学稳定性的新型材料作为发光载体已成为研究人员的研究热点。本文通过不同软化学方法实现了一系列稀土离子掺杂钆基氧化物/磷酸盐/钨酸盐发光材料的可控合成,并对材料的物相、结构、形貌、形成过程及光谱特性等进行了详细研究。主要工作内容如下:以乙二醇、异丙醇和水为溶剂,采用均相沉淀法合成了尺寸均一、分散性好的立方相Gd2O3,通过改变溶剂比例、反应温度和时间实现了对样品的形貌和粒径的可控合成。通过掺杂稀土下转换和上转换离子合成了一系列Gd2O3:Ln3+(Ln=Eu,Yb,Er,Ho)和Gd2O(CO3)2·H2O:Tb3+发光材料,在NIR或UV激发下,样品分别发出其特征发光颜色,表明本文制备的Gd2O3可以作为优良的荧光基质材料。通过将合成的荧光粉与280nm和940nm的芯片相结合,制备了下转换及上转换LED器件。所得的LED器件具有其特征发射,表明所合成的材料在固态照明和光电设备等方面具有潜在的应用价值。采用均相沉淀法合成了钆基前驱体纳米球,再将其与NH4H2PO4进行水热反应合成了空心球状结构的Gd PO4材料。在此过程中,球形前驱体不仅作为钆源提供Gd3+还为空心球的形成起到了模板剂的作用。通过稀土离子掺杂得到的Gd PO4:Ln3+(Ln=Eu,Tb,Yb/Er)发光材料在紫外光或近红外光激发下发出稀土离子的特征发射。该发光材料有望成为新型高效节能环保发光材料,并在药物载体和药物传输等方面具有潜在应用前景。利用两步法制备出Na0.5Gd0.5WO4三维微米结构。在合成过程中,详细研究了反应物不同进料比和反应温度、时间对样品形貌的影响,系统研究了其生长过程,同时对荧光材料的光谱特性进行了研究。通过调节Eu3+掺杂浓度可以实现从蓝光到白光的颜色可调的多色发射,表明制备的发光材料在白光LED领域具有一定的应用前景。
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