稀土离子掺杂纳米晶ZrO_2-Al_2O_3复合粉体的制备及发光性质的研究

题名:稀土离子掺杂纳米晶ZrO_2-Al_2O_3复合粉体的制备及发光性质的研究
作者:谭鑫鑫
学位授予单位:哈尔滨师范大学
关键词:ZrO_2-Al_2O_3:RE~(3+);;室温发射;;能量传递;;上转换
摘要:

 纳米稀土发光材料是一类性能优异、有广泛的Neodymium magnets应用前景的纳米发光材料。本文的主要工作是研究纳米晶ZrO2-Al2O3：Er3+、ZrO2-Al2O3：Eu3+、ZrO2-Al2O3：Dy3+、ZrO2-Al2O3：Er3+/Yb3+四种纳米稀土发光材料的制备和发光性质。本论文的主要研究内容如下：

 1、本文采用化学共沉淀法成功制备了纯纳米晶ZrO2-Al2O3复合粉体,纳米晶ZrO2-Al2O3：Er3+、纳米晶ZrO2-Al2O3：Eu3+、纳米晶ZrO2-Al2O3：Dy3+、纳米晶ZrO2-Al2O3：Er3+／Yb3+四种粉体,根据不同的掺杂浓度、煅烧温度的选取,粒径尺寸控制在7-30nm左右。各样品的XRD测试结果表明,材料的晶体结构受煅烧温度、掺杂浓度影响较大。随着煅烧温度的提高,ZrO2四方相向单斜相转变；同时出现a-Al2O3的晶相,由这个纯纳米晶ZrO2-Al2O3复合粉体的晶相图看出,这复合粉体中Al2O3的存在抑制了ZrO2由四方相向单斜相的转化。同时稀土离子的掺入对四方相向单斜相的转变也起了抑制作用。

 2、本文制备的纳米晶ZrO2-Al2O3：Er3+系列粉体,均观测到Er3+的室温发射。对不同煅烧温度制备的纳米晶ZrO2：Er3+中Er3+的发射性质做了全面的比较和研究。发现经过随着煅烧的温度升高,发射光谱的强度有所改变,同时发射峰的位置也有所改变。

 首次制备了ZrO2-Al2O3：Er3+/Yb3+荧光粉并研究了纳米晶ZrO2-Al2O3：Er3+及ZrO2-Al2O3：Er3+/Yb3+的上转换发光。分析了上转换的跃迁机制。发现ZrO2-Al2O3：Er3+的红光和绿光均为双光子过程,而ZrO2-Al2O3：Er3+/Yb3+的上转换光谱中,红光和绿光也为双光子过程,而极弱的蓝光为三光子过程。

 3、制备了ZrO2-Al2O3：Eu3+荧光粉体并研究了室温发射,激发波长394nm,在1100度时,不同浓度下稀土离子Eu3+的室温特征发射非常强,由于Stark劈裂会得到604nm.610nm两个峰,而610nm的峰随着掺杂浓度的增加而逐渐消, http://www.chinamagnets.biz/Neodymium/Ball-Neodymium-Magnets.php  随着掺杂量的减少,Stark劈裂严重,说明对称性明显减低,也同样说明了Eu3+离子对基质ZrO2晶相的稳定作用。监测波长604nm得到的激发谱246nm的峰来源于Eu3+离子的电荷迁移态的吸收。CTB非常的明显占主要的地位,即Eu3+和O2-之间电荷迁移。说明基质与Eu3+之间有能量传递。

 4、首次制备了ZrO2-Al2O3：Dy3+荧光粉体并研究了室温发射,激发波长均在353nm,1100℃时样品的两个主发射位在483nm 583nm处,而477nm 490nm497nm 577nm 589nm处发射较弱,同时我们还观测到了一个特别的发射峰,即383nm处的发射峰,这在很多Dy3+发射中并不常见。随着煅烧温度的升高其主发射位随之改变。
学位年度:2010