Y2O3基納米纖維膜的制備及發(fā)光性能研究.pdf

1、近年來(lái)，一維稀土發(fā)光納米材料因其表現(xiàn)出來(lái)不同于體相材料的獨(dú)特性質(zhì)而引起了研究者極大的興趣。稀土氧化物Y2O3具有熔點(diǎn)高、聲子能量小、帶隙大、化學(xué)穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，是一種優(yōu)良的基質(zhì)材料。本文以氧化釔為基質(zhì)材料，通過(guò)Eu3+、Tb3+兩種離子單摻和共摻的方式，利用靜電紡絲與高溫煅燒相結(jié)合的方法成功制備了一系列Y2O3基發(fā)光納米纖維膜。利用熱重分析(TGA)、紅外光譜(FTIR)、X射線(xiàn)衍射(XRD)、場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡(FE-SEM)、透射電鏡(

2、TEM)等表征手段對(duì)所制備的納米纖維膜進(jìn)行結(jié)構(gòu)和形貌表征，利用熒光光譜(PL)評(píng)價(jià)了所制備樣品的發(fā)光性能，并詳細(xì)討論了摻雜濃度、煅燒溫度等因素對(duì)發(fā)光性能的影響。
　　 研究發(fā)現(xiàn)配制前驅(qū)體紡絲溶液時(shí)使用的溶劑對(duì)所得樣品的微觀形貌有影響。FE-SEM結(jié)果表明使用水溶劑制備的Y2O3∶Eu3+樣品為納米帶狀，使用DMF為溶劑制備的則為納米纖維狀。發(fā)射光譜結(jié)果表明這種Y2O3∶Eu3+納米纖維的發(fā)光強(qiáng)度大于Y2O3∶Eu3+納米帶的發(fā)光

3、強(qiáng)度，認(rèn)為這可能與檸檬酸的引入導(dǎo)致晶粒發(fā)育不完全有關(guān)。實(shí)驗(yàn)還對(duì)兩種靜電紡復(fù)合膜做了TG表征，確定本論文中所使用的煅燒溫度最低為700℃。
　　 利用靜電紡絲與高溫煅燒相結(jié)合的方法制備了稀土離子單摻的Y2O3∶Ln3+(Ln=Eu，Tb)納米纖維膜。研究了稀土離子摻雜濃度以及煅燒溫度對(duì)其發(fā)光性能的影響，研究結(jié)果表明Eu3+與Tb3+的最佳摻雜濃度分別為4at％與2at％，并發(fā)現(xiàn)煅燒溫度越高發(fā)光強(qiáng)度就越大。將Y2O3∶Ln3+(Ln

4、=Eu，Tb)納米纖維與其對(duì)應(yīng)的納米顆粒的發(fā)光性能進(jìn)行了比較，發(fā)現(xiàn)納米纖維的發(fā)光強(qiáng)度比納米顆粒的強(qiáng)。
　　 隨后制備了稀土離子共摻體系的Y2O3∶Eu3+/Tb3+納米纖維膜，并研究了兩種稀土離子的相對(duì)比例和激發(fā)波長(zhǎng)對(duì)發(fā)光性能的影響。從光致發(fā)光光譜的結(jié)果看共摻體系同樣存在“濃度猝滅”現(xiàn)象，并且改變兩種稀土離子相對(duì)比和激發(fā)波長(zhǎng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)樣品發(fā)光顏色的調(diào)控。通過(guò)分析Y2O3∶Eu3+/Tb3+納米纖維膜的激發(fā)光譜、發(fā)射光譜，與Y2O

5、3∶Eu3+/Y2O3∶Tb3+混雜納米纖維膜的發(fā)射光譜進(jìn)行對(duì)比，認(rèn)為T(mén)b3+到Eu3+存在明顯的能量傳遞。
　　 進(jìn)一步研究了堿金屬離子(Li+、Na+、K+)摻雜Y2O3∶Eu13+和Y2O3∶Tb3+納米纖維膜后對(duì)其發(fā)光性能的影響。XRD結(jié)果顯示引入堿金屬離子后樣品的平均晶粒尺寸均有不同程度的提高，發(fā)射光譜結(jié)果顯示堿金屬離子引入后其特征發(fā)射峰強(qiáng)度按Li+、Na+、K+逐步提高。對(duì)Y2O3∶Eu3+/Tb3+納米纖維膜進(jìn)行了