掺tb稀土硅酸盐发光材料制备及性能的研究

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1、掺Tb稀土硅酸盐发光材料的制备及性能研究PreparationandResearchofPropertiesofTb-AdulteratedRareEarthSilicateLuminescenceMaterials姓名王海燕学科专业分析化学研究方向光分析化学指导教师光善仪完成时间2008年5月摘要摘要稀土元素独特的4f电子构型，使其具有多种优越的光学性能。纳米材料具有小尺寸和表面效应等特点得到迅速发展。介孔材料也以其高的比表面，低密度等独特性质备受人们关注。本文将稀土元素Tb掺入了硅酸盐中，并将其分别制备成纳米颗粒和介孔材料，进而对它们不

2、同的光学性质进行研究，本文主要的工作及结论如下：3+1．用溶胶-凝胶法制备了纳米发光材料Tb2-xSiO5:Tbx（x=0.05,0.1,0.2,0.4,0.6；也即nY/nTb=39;19;9;4;7/3），并通过FT-IR、XRD、TEM、荧光光谱等方式对其进行了表征。主要研究材料发光性能与煅烧温度的关系，并探讨了材料的荧光淬灭浓度。分析结果显示：500℃是材料由无定形向晶形转变的关键温度；当Tb的掺入量为x=0.4，样品的发光强度达到最大，当Tb的掺入量为x=0.6，样品发光强度明显减弱。500℃时，样品为小颗粒状,平均粒径约为45n

3、m。随着温度升高，形貌不规整程度增加，发生晶体聚集，并且晶态的荧光强度比无定形态晶态时显著增强。晶态时样品的荧光强度随煅烧温度的升高而升高，说明Tb处于反演中心格位；而无定形态时，荧光强度随温度变化趋势正好与之相反，说明Tb处于无反演中心格位，这是高温时晶体缺陷增大造成的。通过XRD发现，当x=0.6时样品的晶型发生了改变，从而使得荧光强度明显减弱。2．用液晶模板法，以非离子高聚物P123为模板，制备了掺Tb介孔稀土发光材料，并通过FT-IR、SAXRD、HRTEM和N2的吸附－脱附等温线、荧光光谱等方式对其进行表征。首先，通过对反应介质不

4、同酸度的研究，来优化反应条件；其次，对相同稀土掺入量的纳米颗粒和介孔材料的荧光性能进行了对比，并且改变Y与Tb的掺杂比例考查了其介孔状态和发光性能的变化。分析结果显示：0.3为反应体系的最佳PH值，这个PH值条件下样品荧光强度最强；经过500℃煅烧后，2有机模板剂去除比较完全；当nY/nTb=19时，材料的BET比表面762.13m/g，平均孔径为4.18nm，孔径分均匀而有序，发光强度最强。关键词：Tb，荧光，纳米颗粒，介孔材料I安徽大学硕士学位论文掺Tb稀土硅酸盐发光材料的制备及性能研究AbstractRareearthelementa

5、rywithparticular4felectronicconfigurationshowsgoodopticalproperty.Nanomaterialsarerapidlydevelopedowingtotheirspecialpropertiessuchassmallsizesandhighsurfaceeffect,etc.Themesoporousmaterialshaveattractedresearchers’greatattentionbecauseoftheirlargesurfaceareaandlowdensity.

6、Thisthesisputsforwardthenewmethodtopreparenanopaticlesandmesoporousmaterialsbydopingrare-earthelementTbintosilicate,bywhichtheirdifferentopticalpropertiescanbedeeplystudied.Thethesisdrawsthefollowingconclusions:3+1.NanoluminescencematerialsTb2-xSiO5:Tbx（x=0.05,0.1,0.2,0.4,

7、0.6）werepreparedbysol-gelmethodandcharacterizedbyFT-IR,XRD,TEM,andfluorescencespectra.Therelationsbetweenluminescenceproperties,calcinedtemperatureandextinguishedconcentrationswerecarefullystudied.Theresultsoshowedthat500Cwasthekeytemperatureatwhichmaterialswasconvertedfro

8、mamorphousstatetocrystalstate.SimultaneouslyitisfoundthatwhentheTbdopingconcentrationwasa