稀土發(fā)光材料的電沉積制備及其光學(xué)性能研究.pdf

1、稀土離子具有豐富的能級(jí)躍遷和光轉(zhuǎn)換方式，能夠發(fā)射色彩鮮亮純正、壽命長(zhǎng)的可見光，使稀土發(fā)光材料在激光、顯示、照明、生物標(biāo)記等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。近年來，稀土發(fā)光材料的合成引起了研究者的興趣。
　　電沉積法作為反應(yīng)條件溫和、成本低、易控制的合成方法，有望實(shí)現(xiàn)材料的大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)。本論文采用電沉積法制備出了稀土離子摻雜的CaF2、NaYF4、LaPO4發(fā)光材料，并對(duì)它們的結(jié)構(gòu)、形貌、下轉(zhuǎn)換、上轉(zhuǎn)換發(fā)光等性質(zhì)進(jìn)行了研究。本論文研究分為三個(gè)部分:

2、
　　(1)電沉積制備CaF2和CaF2∶Ln3+薄膜及光學(xué)性能研究。在Ca2+-EDTA和NH4F溶液體系中，以ITO導(dǎo)電玻璃作為工作電極，通過氧化抗壞血酸根離子來降低電極表面的pH值，從而使Ca2+-EDTA絡(luò)合物解離出Ca2+，與游離的F-結(jié)合生成CaF2，沉積在ITO玻璃表面形成薄膜。采用XRD、SEM、EDS、FL等測(cè)試方法對(duì)薄膜進(jìn)行了表征，探討了可能的反應(yīng)機(jī)理和球體形貌產(chǎn)生的原因。EDS面分布表明稀土離子均勻地?fù)诫s在了

3、CaF2薄膜中，CaF2∶Ln3+呈現(xiàn)出良好的下轉(zhuǎn)換和上轉(zhuǎn)換發(fā)光性能。
　　(2)稀土摻雜NaYF4薄膜的電化學(xué)合成及上轉(zhuǎn)換發(fā)光性能研究。本章中采用電沉積法制備了稀土摻雜的NaYF4薄膜并著重對(duì)其上轉(zhuǎn)換發(fā)光性質(zhì)進(jìn)行了探討。上轉(zhuǎn)換發(fā)光是稀土離子的獨(dú)特性能，可通過多光子吸收將長(zhǎng)波的紅外光轉(zhuǎn)換成短波的可見光。NaYF4∶Yb3+，Er3+材料在980nm激光激發(fā)下，發(fā)射綠光和紅光;同時(shí)我們研究了Yb3+/Er3+離子摻雜比、沉積溫度、退

4、火溫度等因素對(duì)上轉(zhuǎn)換發(fā)光的影響，并初步探討了發(fā)光機(jī)理。Tm3+作為激活劑的NaYF4∶Yb3+，Tm3+薄膜可發(fā)射上轉(zhuǎn)換藍(lán)光。此外，NaYF4∶Tb3+、NaYF4∶Eu3+可發(fā)射相應(yīng)稀土離子的特征熒光，熒光強(qiáng)度與濃度淬滅現(xiàn)象有關(guān)。
　　(3)納米棒狀LaPO4和LaPO4∶Ln3+的電沉積制備及表征。采用陽極電沉積法在未加入表面活性劑、催化劑、模板等添加劑的水溶液中，制備了具有一維納米棒狀形貌的LaPO4和LaPO4∶Ln3+薄