納米核-殼異質(zhì)結(jié)構(gòu)稀土熒光粉的研究.pdf

1、稀土納米熒光粉由于在高分辨顯示器、藥物傳輸和生物熒光標(biāo)定等技術(shù)領(lǐng)域的巨大應(yīng)用前景而備受關(guān)注。然而，稀土納米熒光粉具有極大的比表面積，使得其表面重構(gòu)和表面缺陷嚴(yán)重，從而導(dǎo)致了其發(fā)光效率沒有目前廣泛應(yīng)用的微米粉高。因此，提高稀土納米熒光粉的發(fā)光效率對實現(xiàn)其產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)具有重要的意義。
　　 本文針對銪激活的釩酸釔(YVO4:Eu3+)和鈰鋱共摻的磷酸鑭(LaPO4:Ce3+，Tb3+)兩種重要的稀土納米熒光粉發(fā)光效率不高的問題，通過水

2、熱法或者溶膠-溶膠法在其表面生長-層無機材料的方式制備了YVO4:Eu3+@YPO4和LaPO4:Ce3+，Tb3+@YBO3兩種核/殼異質(zhì)結(jié)構(gòu)納米熒光粉。此外，本文還研究了LaPO4:Ce3+，Tb3+@YBO3核/殼異質(zhì)結(jié)構(gòu)的熱穩(wěn)定性。本文的主要創(chuàng)新性結(jié)果如下：
　　 1.YVO4:Eu3+@YPO4核/殼異質(zhì)結(jié)構(gòu)的制備與性能?；赮VO4和YPO4具有相同的晶體結(jié)構(gòu)和相似的晶格常數(shù)，本文首先提出通過在YVO4:Eu3+納米

3、粉表面水熱法生長YPO4納米薄膜的方式制備YVO4:Eu3+@YPO4納米核/殼異質(zhì)結(jié)構(gòu)。該新型核/殼異質(zhì)結(jié)構(gòu)以YVO4:Eu3+納米熒光粉為核心，以YPO4為殼層。由于核/殼材料晶格的高度匹配，使得YVO4:Eu3+納米熒光粉表面重構(gòu)和表面缺陷大大降低，從而其發(fā)光效率大幅度的提高。通過XRD、FTIR、XPS和EDS等檢測手段的分析結(jié)果表明，通過兩步水熱法制備的熒光粉是YVO4:Eu3+@YPO4納米核/殼異質(zhì)結(jié)構(gòu)，而不是釩磷酸釔的固

4、溶體(Y1-xPxO:Eu3+)。同時還發(fā)現(xiàn)，納米核/殼異質(zhì)結(jié)構(gòu)的殼/核摩爾比(YPO4/YVO4:Eu3+，定義為R)對其發(fā)光效率具有重要的影響，隨著R的增加，納米核/殼異質(zhì)結(jié)構(gòu)的發(fā)光效率呈先增大后減小的規(guī)律，并且當(dāng)R=1:6時，YVO4:Eu3+@YPO4納米核/殼異質(zhì)結(jié)構(gòu)的發(fā)光效率最高，此時該異質(zhì)結(jié)構(gòu)的發(fā)光效率比YVO4:Eu3+納米熒光粉高44％，因此該新型熒光粉有望得到實際應(yīng)用。
　　 2.LaPO4:Ce3+，Tb3

5、+@YBO3核/殼異質(zhì)結(jié)構(gòu)的制備與性能。本文首次采用水熱一溶膠凝膠兩步法，通過在LaPO4:Ce3+，Tb3+納米熒光粉的表面生長YBO3納米薄膜的方式制備了LaPO4:Ce3+，Tb3+@YBO3核/殼異質(zhì)結(jié)構(gòu)納米熒光粉。由于表面的這一層YBO3納米薄膜有效的降低了LaPO4:Ce3+，Tb3+納米粉的表面重構(gòu)和表面缺陷，使得LaPO4:Ce3+，Tb3+納米熒光粉的非輻射躍遷幾率增加而大幅度提高的提高了其發(fā)光效率。通過對不同殼/核摩

6、爾比R的LaPO4:Ce3+，Tb3+@YBO3核/殼異質(zhì)結(jié)構(gòu)納米熒光粉進行熒光光譜分析，發(fā)現(xiàn)該核/殼異質(zhì)結(jié)構(gòu)的發(fā)光效率隨著R的增加呈先增大后減小的規(guī)律，其中當(dāng)R＝1:6時，核/殼異質(zhì)結(jié)構(gòu)的發(fā)光效率最高，比LaPO4:Ce3+，Tb3+納米熒光粉提高近58％。
　　 3.LaPO4:Ce3+，Tb3+@YBO3核/殼異質(zhì)結(jié)構(gòu)的熱穩(wěn)定性研究。本文通過LaPO4:Ce3+，Tb3+納米熒光粉和LaPO4:Ce3+，Tb3+@YBO3

7、核/殼異質(zhì)結(jié)構(gòu)的熱穩(wěn)定性對比實驗，研究了在還原性物質(zhì)YBO3殼層的保護下LaPO4:Ce3+，Tb3+納米熒光粉的熱穩(wěn)定性。將LaPO4:Ce3+，Tb3+納米熒光粉和LaPO4:Ce3+，Tb3+@YBO3核/殼異質(zhì)結(jié)構(gòu)在50、100和150℃下進行同步熱處理1、3、7天后發(fā)現(xiàn)，核/殼異質(zhì)結(jié)構(gòu)的熱穩(wěn)定性明顯優(yōu)于普通LaPO4:Ce3+，Tb3+納米粉。這是由于YBO3具有一定的還原性，在一定程度上保護了熒光粉中的Ce3+和Tb3+未被