稀土納米結(jié)構(gòu)SiO-,2-發(fā)光材料的制備及性能研究.pdf

1、本文采用溶膠-凝膠法和水熱法制備了不同摻雜類型和不同結(jié)構(gòu)的納米SiO2發(fā)光材料，通過熒光(PL)光譜、紅外吸收譜(IR)、原子力顯微鏡(AFM)、透射電鏡(TEM)等現(xiàn)代分析手段對樣品進(jìn)行了表征，并對其發(fā)光機(jī)理進(jìn)行了分析。
　　 通過研究不同含水量、退火溫度等因素對樣品的熒光強(qiáng)度，磷光強(qiáng)度和發(fā)光壽命等性能的影響，得知無論對于粉末還是薄膜形態(tài)的Tb3+摻雜SiO2發(fā)光材料，這些因素同時(shí)影響著Tb3+的發(fā)光性能，且對發(fā)光強(qiáng)度的影響形

2、成了一個(gè)競爭機(jī)制。經(jīng)750℃退火處理樣品的發(fā)光強(qiáng)度，隨含水量的增加，先減弱后增強(qiáng)之后又減弱。通過分析樣品的磷光特性，得知含水量對磷光與熒光強(qiáng)度的變化趨勢一致，且對發(fā)光衰減時(shí)間也有明顯的影響。最終，確定正硅酸乙酯，無水乙醇和蒸餾水的最優(yōu)摩爾比為1:4∶4，陳化時(shí)間為一天，在650-800℃存在最佳退火溫度使得樣品SiO2:Re3+發(fā)光最強(qiáng)。
　　 采用sol-gel法分別制備了Zn2+、Sn2+和Al3+等金屬離子摻雜的SiO2:

3、Re3+發(fā)光干凝膠和薄膜，薄膜分別鍍在玻璃片和硅片上。充分利用F-7000熒光光譜儀分析了不同金屬離子摻雜SiO2:Re3+樣品的發(fā)光性能。通過摻雜金屬離子改變稀土離子的微觀環(huán)境使得樣品SiO2:Re3+，Mn+發(fā)光效率增大。同等條件下，粉末發(fā)光最強(qiáng)，玻璃上鍍的薄膜發(fā)光強(qiáng)度次之，硅片上鍍的薄膜發(fā)光最弱。由于局域場增強(qiáng)或能量轉(zhuǎn)移效應(yīng)，金屬離子摻雜SiO2:Re3+樣品發(fā)光較不摻雜的強(qiáng)；金屬離子摻雜樣品所需的最佳退火溫度比無摻雜樣品的有所降

4、低；不同類型金屬離子摻雜SiO2:Re3+樣品發(fā)光最強(qiáng)時(shí)對應(yīng)的最佳濃度不同，如當(dāng)Re是Tb時(shí)，Zn2+摻雜的最佳濃度為0.4％，而Sn2+為0.2％。此外，比較了利用水熱法和溶膠凝膠法制備得到SiO2:Tb3+，Zn2+樣品的發(fā)光性能，發(fā)現(xiàn)利用前者得到樣品的發(fā)光不如后者的強(qiáng)，主要因?yàn)樾纬傻幕|(zhì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不同。
　　 采用sol-gel法制備了核殼結(jié)構(gòu)分別為SiO2:Tb3+包覆SiO2顆粒(Si@Si-Tb)和SiO2包覆SiO2

5、:Tb3+顆粒(Si-Tb@Si)兩種結(jié)構(gòu)，通過改變納米材料的結(jié)構(gòu)使得樣品發(fā)光效率增大。在一定條件下核殼結(jié)構(gòu)的發(fā)光強(qiáng)度較粉末SiO2:Tb3+的強(qiáng)，且得出0.8 Si@Si-Tb-z樣品發(fā)光效率最高，即核質(zhì)量為0.8g的SiO2顆粒分散在25ml的SiO2:Tb3+溶液，未經(jīng)陳化得到的樣品發(fā)光效率高。隨著核質(zhì)量的增加，發(fā)光離子數(shù)也增加，發(fā)光增強(qiáng)，但增加到一定值時(shí)，發(fā)光減弱。通過分析過濾后所得澄清溶液和沉淀所得樣品的發(fā)光性能，發(fā)現(xiàn)上清液所