銪、鏑離子摻雜的特殊形貌Gd2O3基稀土發(fā)光材料的制備及性質(zhì)研究.pdf

1、特殊形貌的稀土發(fā)光材料，其形貌、尺寸及微觀結(jié)構(gòu)對其性質(zhì)和應(yīng)用都具有重要的影響，因而，特殊形貌的稀土發(fā)光材料（如納米線、納米棒及具有自組裝特性的結(jié)構(gòu)材料）的合成及其性能的表征對于新型無機功能材料的基礎(chǔ)和應(yīng)用研究具有重要的意義，因此得到廣泛的關(guān)注。
　　Gd2O3是一種重要且容易獲取的稀土氧化物，具有優(yōu)異的物理化學(xué)穩(wěn)定性，且容易摻入稀土離子，因此，Gd2O3作為基質(zhì)被廣泛應(yīng)用于稀土發(fā)光材料。本文分別采用水熱法和均相沉淀法合成特殊形貌G

2、d2O3:Eu3+紅色發(fā)光粉和Gd2O3:Dy3+黃色發(fā)光粉，并通過熱分析儀、紅外光譜、X射線粉末衍射、掃描電子顯微鏡及熒光分光光度計等對產(chǎn)物的形成過程、物相結(jié)構(gòu)、微觀形貌及發(fā)光性能進行了分析和表征，得出以下結(jié)論：
　　(1)研究了沉淀劑種類（氨水、碳酸氫銨）對水熱合成Gd2O3:Eu3+熒光粉結(jié)構(gòu)、形貌及性能的影響。結(jié)果表明：以氨水和碳酸氫銨為沉淀劑經(jīng)水熱過程所得的前軀體分別為氫氧化釓和水合碳酸釓，其分解歷程都分為三步，前軀體經(jīng)

3、800℃下焙燒2h均得到了純立方相的Gd2O3:Eu3+。以氨水為沉淀劑所得樣品尺寸均一，呈長徑比較小的短棒狀；以碳酸氫銨為沉淀劑所得樣品呈長徑比較大的細(xì)條狀。所得Gd2O3:Eu3+主發(fā)射峰位置均在613nm，呈紅光發(fā)射，以碳酸氫銨為沉淀劑所得樣品的發(fā)光強度相對較大；激發(fā)光譜中主激發(fā)峰位于261nm左右，對應(yīng)于Eu-O的電荷遷移躍遷。
　　(2)研究了系列表面活性劑：聚乙二醇-1000（PEG-1000）、十二烷基磺酸鈉(DSA

4、SS)、十六烷基三甲基溴化銨（CTAB）、乙二醇（EG）對水熱合成Gd2O3:Eu3+熒光粉結(jié)構(gòu)、形貌及性能的影響。結(jié)果表明：采用不同的表面活性劑所得前驅(qū)物經(jīng)800℃下焙燒均得到了純立方相的Gd2O3:Eu3+微晶，顆?；境拾魻睿稚⑿暂^好，但長徑比不同。以PEG-1000為表面活性劑所得樣品尺寸不均一，尺寸分布范圍較寬；以DSASS、CTAB、EG為表面活性劑所得樣品直徑較小、長度較短，且尺寸分布范圍較窄。棒狀Gd2O3:Eu3+微

5、晶主發(fā)射峰位置均在613nm，屬于5D0→7F2躍遷，呈紅光發(fā)射；激發(fā)光譜中電荷遷移態(tài)發(fā)生了紅移，主激發(fā)峰位于261nm。表面活性劑種類對發(fā)射峰和激發(fā)峰強度影響較大，由強到弱的順序為：PEG-1000>DSASS>CTAB>EG。
　　(3)研究了表面活性劑（PEG-1000）用量對水熱法合成Gd2O3:Eu3+熒光粉結(jié)構(gòu)、形貌及性能的影響。結(jié)果表明：聚乙二醇-1000添加量對樣品的物相結(jié)構(gòu)沒有影響，均得到立方相Gd2O3:Eu3

6、+；對顆粒形貌影響不大，均為針狀結(jié)構(gòu)，但對粒子的分散性、尺寸影響較大，隨著加入量的增加，粒子的分散性變好，尺寸變小。Gd2O3:Eu3+的最強發(fā)射峰位均位于613nm，發(fā)射光譜譜峰形狀和位置基本相同，強度略有差異。激發(fā)光譜均由Eu3+的電荷遷移態(tài)(CTB)，Gd3+的f-f躍遷以及Eu3+的f-f高能級躍遷三部分組成，主激發(fā)峰位于261nm左右。
　　(4)以氫氧化鈉為沉淀劑，采用水熱方法制備了Gd2O3:Dy3+納米棒。研究結(jié)果

7、表明：水熱前驅(qū)體為六方相氫氧化釓(鏑)，經(jīng)900℃焙燒得立方相的Gd2O3:Dy3+。所得Gd2O3:Dy3+為直徑約100nm，長度約500nm-1μm的納米棒。其激發(fā)光譜由一系列激發(fā)峰組成，峰值分別位于239nm、279nm、314nm、353nm，最強峰位于279nm處；發(fā)射光譜主要由兩部分組成，分別為460nm-500nm的藍(lán)光和560nm-590nm的黃綠光發(fā)射峰（帶），均屬于Dy3+的特征發(fā)射，且后者的強度遠(yuǎn)高于前者，因此，

8、在紫外光激發(fā)下呈黃光發(fā)射。
　　(5)以尿素為沉淀劑，采用水熱方法制備了Gd2O3:Dy3+針狀黃色發(fā)光粉。研究結(jié)果表明：水熱前驅(qū)體為堿式碳酸釓，經(jīng)900℃焙燒后得到純立方相的Gd2O3:Dy3+。其微觀形貌為針狀結(jié)構(gòu)，直徑約為500nm-1.3μm，長度約為10-200μm。Dy3+的摻雜濃度對Gd2O3:Dy3+的發(fā)光強度有著重要的影響，發(fā)光強度隨著Dy3+摻雜量的增加呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢，摻雜濃度為0.8％時發(fā)光強度最大，