稀土上轉(zhuǎn)換鎢-鉬酸鹽、磷酸鹽、氟化物的合成及發(fā)光性能研究.pdf

1、稀土離子摻雜的熒光材料由于稀土離子內(nèi)部特殊的4f-4f和4f-5d軌道結(jié)構(gòu)使得這類熒光材料研究成為熱點(diǎn)。其獨(dú)特的光電特性使稀土離子摻雜的熒光粉在生物醫(yī)學(xué)、顯示、照明、光電數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、光纖等領(lǐng)域有潛在應(yīng)用價(jià)值。尤其是上轉(zhuǎn)換熒光粉4f電子層的特殊結(jié)構(gòu)使得上轉(zhuǎn)換的發(fā)光研究備受關(guān)注。迄今為止，研究發(fā)現(xiàn)氧化物、氟化物、鎢酸鹽、鉬酸鹽、磷酸鹽、釩酸鹽等無(wú)機(jī)材料的微/納米結(jié)構(gòu)均可以作為稀土離子摻雜的上轉(zhuǎn)換熒光材料的基質(zhì)材料。
　　在本論文的工作中

2、，使用溶劑熱法、水熱法以及水浴法可控合成了具有特定形貌的微/納米晶體。合成的晶體分散性良好、尺寸均勻、形貌可調(diào)、具有良好的發(fā)光性質(zhì)。同時(shí)，考察了反應(yīng)中各個(gè)因素對(duì)于產(chǎn)物形貌結(jié)構(gòu)的影響并且推測(cè)了產(chǎn)物的形成機(jī)理。通過(guò)光致發(fā)光測(cè)試對(duì)熒光粉的發(fā)光性質(zhì)進(jìn)行研究。通過(guò)調(diào)整 Yb3+(敏化劑離子)以及 Er3+、Tm3+、Ho3+(激活劑離子)的摻雜濃度可以對(duì)光譜顏色進(jìn)行調(diào)變并且獲得多色熒光發(fā)射光譜，精確控制摻雜條件可以得到白光發(fā)射的熒光粉。另外，為了

3、進(jìn)一步增強(qiáng)發(fā)射光譜強(qiáng)度，在熒光粉中引入了Li+研究光譜的變化。研究材料的不同形貌對(duì)熒光粉發(fā)光性質(zhì)的影響。
　　第一，通過(guò)溶劑熱方法，以油酸為表面活性劑成功合成了LaPO4:Ln3+(Ln= Yb, Er, Tm, Ho)納米晶。研究了納米晶體的形成機(jī)理。在980 nm激光激發(fā)下，研究了LaPO4:Ln3+(Ln=Yb, Er, Tm, Ho)上轉(zhuǎn)換樣品的發(fā)光性能。通過(guò)改變敏化劑Yb3+摻雜量研究上轉(zhuǎn)換發(fā)射光譜性質(zhì)隨之發(fā)生的變化。<

4、br>　　第二、溶劑熱方法可控合成了NaLa(WO4)2微米長(zhǎng)方體，并對(duì)產(chǎn)物的相、尺寸、形貌結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征。首次在 NaLa(WO4)2合成過(guò)程中同時(shí)利用油酸、油胺的相互作用。研究了NaLa(WO4)2:Eu3+以及NaLa(WO4)2:Tb3+樣品的下轉(zhuǎn)換激發(fā)光譜和發(fā)射光譜。另外Yb3+/Er3+和Yb3+/Tm3+摻雜的NaLa(WO4)2上轉(zhuǎn)換發(fā)光性質(zhì)也通過(guò)光致發(fā)光進(jìn)行表征。Na+在鎢酸鹽發(fā)光體系中起著重要作用。Na+的加入可以提

5、高NaLa(WO4)2下轉(zhuǎn)換光譜強(qiáng)度，尤其是對(duì)于 NaLa(WO4)2上轉(zhuǎn)換光譜強(qiáng)度有大幅度提升。通過(guò)改變摻雜離子的種類和濃度，進(jìn)一步研究了NaLa(WO4)2發(fā)光材料的上轉(zhuǎn)換發(fā)光性質(zhì)和機(jī)理。
　　第三、首次以溶劑熱法成功合成了三維結(jié)構(gòu)NaLa(WO4)2:Ln3+(Ln=Yb, Er, Tm)自組裝球。通過(guò)調(diào)控反應(yīng)中的影響因素對(duì)產(chǎn)物形貌進(jìn)行調(diào)控并且研究產(chǎn)物自組裝過(guò)程機(jī)理。研究NaLa(WO4)2:Ln3+(Ln=Yb, Er,

6、Tm)產(chǎn)物上轉(zhuǎn)換發(fā)光性質(zhì)。此外，通過(guò)調(diào)節(jié)Yb3+摻雜濃度可以實(shí)現(xiàn)光譜在綠光區(qū)域發(fā)光顏色的調(diào)控。通過(guò)調(diào)節(jié)兩個(gè)激活劑的摻雜濃度可以實(shí)現(xiàn)光譜從綠光區(qū)域到藍(lán)光區(qū)域的顏色調(diào)控。
　　第四、通過(guò)水熱方法合成了具有多種形貌和相的NaYF4。改變實(shí)驗(yàn)條件:反應(yīng)時(shí)間、溫度、溶液pH、表面活性劑濃度、氟源可以獲得多種形貌和相NaYF4，其中包括球形、八面體、棒狀、實(shí)心棱柱、空心六棱柱以及混合相、純相NaYF4，并且推測(cè)產(chǎn)物形成機(jī)理。研究β-NaYF4

7、:Yb3+,Ln3+(Ln=Er, Tm, Ho)上轉(zhuǎn)換發(fā)射光譜，并且對(duì)不同形貌和相的產(chǎn)物的發(fā)光性質(zhì)進(jìn)行了研究。另外通過(guò)在熒光體系中摻雜 Li+，研究材料上轉(zhuǎn)換熒光強(qiáng)度的變化。研究不同形貌產(chǎn)物上轉(zhuǎn)換熒光光譜，結(jié)果表明產(chǎn)物的光譜性質(zhì)受形貌影響。
　　第五、以PSS作為模板劑，通過(guò)溫和的水浴方法合成了空心結(jié)構(gòu)SrMoO4基質(zhì)材料。研究反應(yīng)時(shí)間、模板劑濃度、溶液pH值、反應(yīng)物量各種因素對(duì)反應(yīng)產(chǎn)物形貌結(jié)構(gòu)的影響。推測(cè)了空心結(jié)構(gòu)產(chǎn)物形貌形成

8、機(jī)理為著名的空心結(jié)構(gòu)材料形成機(jī)理：奧施特瓦爾德機(jī)制。另外，研究Yb3+/Tm3+、Yb3+/Ho3+、Yb3+/Tm3+/Ho3+摻雜的SrMoO4發(fā)光性質(zhì)以及通過(guò)調(diào)整Yb3+/Tm3+/Ho3+摻雜離子濃度實(shí)現(xiàn)多色熒光和白光的調(diào)控。研究不同藥物釋放階段載藥的SrMoO4:Yb3+/Tm3+發(fā)光性質(zhì)的變化規(guī)律。此外，運(yùn)用MTT細(xì)胞毒性實(shí)驗(yàn)考察SrMoO4:Yb3+/Tm3+的毒性和生物相容性。通過(guò)細(xì)胞攝取實(shí)驗(yàn)以及激光共聚焦掃描顯微鏡照片