稀土氟化物多色荧光粉的合成、性质及能量传递

作     者：李红兰 

作者单位：长春理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：刘桂霞

授予年度：2016年

学科分类：081702[工学-化学工艺] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 

主      题：钆基氟化物 多色可调发光 能量传递 磁性 

摘      要：钆基氟化物由于具有较低声子能、高电离度、较高电阻系数等特点而被认为是最有效的多功能发光材料,可实现荧光粉的多色可调发光,从而用于激光防伪、生物标记、核磁共振、太阳能电池、激光技术以及FED、LED红、绿、蓝全色显示领域等。本文以BaGdF5和BaGdF为基质,通过掺杂Eu、Tb、Yb、Er、Dy、Ho和Tm等稀土离子成功合成具有多色可调发光和顺磁性质的多功能纳米荧光粉。研究内容如下:利用简单的一步水热法,合成了Eu/Tb掺杂的BaGdF5纳米荧光粉。BaGdF5:Eu和BaGdF5:Tb纳米荧光粉分别发出橙红光和绿光。在BaGdF5:Eu,Tb纳米荧光粉中,Gd将部分能量分别传递给Eu和Tb离子,并且Tb离子将部分能量传递给Eu离子,其能量传递机理为四极-四极相互作用。同时,BaGdF5和BaGdF5:Eu/Tb纳米荧光粉均具有顺磁性。以柠檬酸三钠(Cit)为表面活性剂,采用水热法成功制备了Yb,Er,Eu三掺的BaGdF5纳米荧光粉。柠檬酸三钠修饰的BaGdF5:Yb,Er/Eu样品的上转换发光强度明显增强,在274 nm紫外光和980 nm近红外光激发下分别发出橙光和绿光,实现了双模式、颜色可调发光,并且研究了BaGdF5和BaGd0.78F5:0.2Yb,0.02Er的顺磁性质。Yb,Er,Eu三掺的BaGd F5纳米荧光粉在274 nm激发下,Gd将部分能量传递给Eu。然而BaGdF5:Yb,Er,Eu纳米荧光粉在980 nm激光激发下,Yb将部分能量分别传递给Eu和Er,其上转换发光机理为两光子吸收过程。利用水热法,成功合成了BaGdF:Eu/Dy,BaGdF:Yb/Ho和BaGdF:Yb/Tm纳米荧光粉。BaGdF:Eu/Dy在274 nm激发下发黄光、蓝光、蓝绿光和白光,Gd将部分能量分别传递给Eu和Dy离子;BaGdF:Yb/Ho在980 nm激光激发下发绿光,Yb将部分能量传递给Ho,其发光机理为两光子吸收过程。BaGdF:Yb,Tm纳米荧光粉在355 nm或980 nm近红外激光激发下都发出明亮的蓝光,实现了双模式发光。BaGdF:Yb,Tm在上转换发光中,Yb将部分能量传递给Tm,其上转换发光机理为三光子吸收过程。并且,CTAB表面修饰和Yb敏化剂的引用可以增强BaGdF:Yb/Ho和BaGdF:Yb/Tm的上转换发光强度。同时,研究了BaGdF、BaGdF:Eu,Dy、BaGdF:Yb,Ho和BaGdF:Yb,Tm纳米荧光粉的顺磁性。