铋掺杂近红外发光材料的可控合成及光学性能研究

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1、学校代码：10259学号：156081133密级：公开上海应用技术大学硕士学位论文题目：铋掺杂近红外发光材料的可控合成及光学性能研究英文题目：ControlledSynthesisandLuminescencePropertiesofBismuthDopingMaterial专业：材料化学工程学院：材料科学与工程学院研究方向：无机光学材料姓名：朱付萍指导教师：房永征2018年5月25日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学位论文保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版。允许论文被查阅和借阅。本人授权上海应用技术大学可以将本学位论文

2、的全部内容或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于保密年□（必须在相应处打√，否则按不保密处理）不保密□学位论文作者签名：指导教师签名：年月日年月日铋掺杂近红外发光材料的可控合成及光学性能研究摘要铋掺杂发光材料，因为其发光光谱从紫外到中红外（300–3000nm）可调节，可以覆盖生物学窗口和光纤低损耗通讯窗口，且具有较高量子效率等诸多优点，已经在照明、光纤通信、生物成像以及激光器件等多领域表现出非凡的应用潜能。本文基于目前Bi掺杂的近红外发光材料的研究现状，开展了对Bi掺杂的“keggin”型多金属氧酸盐（Cs3.0H0.

3、3[SiW12O40]0.83·3.0H2O）以及CsPbI3钙钛矿量子点等新型近红外荧光材料的可控合成，光谱性能以及发光机理的研究工作。其中，在发光机理的研究及物质结构分析中，采用了X射线吸收精细结构（EXAFs）与同步辐射X射线衍射（SXRD）的测试手段，确定了Bi元素的存在形态及配位环境，结合光学现象对其发光机理做出了合理地解释。本课题的主要研究内容如下：1．采用离子交换法，成功地将Bi离子掺杂到具有阴离子空位的“Keggin”型多金属氧酸盐–硅钨酸铯（Cs3.0H0.3[SiW12O40]0.83·3.0H2O）的阴离子结构中，后续在N2气保护下高温退火，形成了Bi的近红外活性

4、中心；其中，利用扫描电镜（SEM）和能量分布面扫描分析(EDS–mapping)对样品的形貌及元素分布进行表征；采用了魔角旋转核磁共振（NASNMR）、高分辨同步辐射X射线衍射（SXRD）、X射线吸收精细结构（XANEs）等测试手段，对样品的结构及Bi元素的存在形态及配位环境进行确定；同时，也采用了荧光光谱分析（fluorescencespectrumanalysis）和荧光寿命分析（Decay）对样品的光学性能及发光机理进行表征及判定。2．通过高温热注入法将Bi离子掺杂到CsPbI3钙钛矿量子点结构中，合成出了Bi掺杂近红外活性的钙钛矿纳米晶体材料；后续通过透射电镜（TEM）及X射线

5、衍射光谱（XRD）分析对样品的形貌及结构进行表征，另外，采用紫外可见–吸收光谱分析(Abs)，荧光光谱分析，近红外荧光寿命分析(NIR–decay)以及近红外量子效率分析(NIR–PLQY)对Bi掺杂的CsPbI3量子点进行光学性能的表征；同时，对CsPbI3量子点掺杂体系中存在的从半导体CsPbI3到Bi的近红外活性中心的能量转移过程进行了研究；最后通过结构及光学现象的分析，进一步对样品的近红外发光机理进行了研究。关键词：Bi掺杂；近红外发光；可控合成；光学性能ControlledSynthesisandLuminescencePropertiesofBismuthDopingMat

6、erialAbstractBismuth–dopedluminescentmaterialhasshowedremarkableapplicationpotentialinlighting,opticalfibercommunication,biomedicine,andlaserdevice,becauseofitsadjustableluminescentspectrafromultraviolettoinfrared(300–3000nm),coveringbiologywindowandopticalfibercommunicationwindow,highquantumeff

7、iciencyandmanyotheradvantages.Inthispaper,basedonthecurrentresearchofbismuth–dopednear–infraredluminescentmaterial,wecarriedouttheresearchworkonthecontrollablesynthesis,4–luminescencepropertiesandluminescencemechanismofBi–do