燃烧合成法中诸因素对纳米晶Y_2O_3晶粒尺寸的影响

本文采用燃烧合成法和均相沉淀法制备了不同粒径的纳米晶Y2O3(Y2O3:Eu3+),着重研究了燃烧合成法中各种因素(甘氨酸的用量、前驱体中的含水量、炉温等)对纳米晶Y2O3晶粒尺寸的影响。结果发现,波数位于563cm-1的Y(Eu)-O键的吸收峰校正高度和面积对于纳米尺寸的粉体材料随着颗粒的减小而减小;而对于同样材质的微米材料却相反。其原因是颗粒尺寸达到纳米量级时,表面缺陷增多,出现悬空键,使Y(Eu)-O键振动态的数目减少而致。

纳米晶Y_2O_3:Eu^(3+)的反常拉曼散射(英文)

作者用燃烧法制备了8nm-50nm的系列纳米晶Y2O3:Eu3+,利用XRD谱确定了纳米晶的晶体结构及晶粒大小。利用两套由不同波长的激光所激发的拉曼光谱,指认了纳米晶Y2O3:Eu3+的拉曼振动模,研究其拉曼光谱。与传统的拉曼光谱学相比较,光谱呈现出明显的反常,其一,是斯托克斯与相对应的反斯托克斯谱峰波数不相等;其二,随晶粒的减小,拉曼谱有明显的变化,包括谱峰的微移、半高宽的增加,以及谱峰强度比的强烈变化;其三,随着激发波长的变化,光谱也呈现出峰位移动的明显变化。这些反常的散射光谱的变化源于纳米结构的本征缺陷。

980 nm LD激发下Yb^(3+),Er^(3+)∶Y_2O_3纳米晶粉体的上转换发光

用共沉淀法合成出Yb3+,Er3+离子双掺杂的Y2O3粉体,X射线衍射结果表明所制备粉体为立方Y2O3结构。场发射扫描电镜照片显示其颗粒形状为球形,粒径为60~80 nm;该粉体在波长为980 nm的半导体激光器激发下发射出中心波长为562 nm的绿色和660 nm的红色上转换荧光,分别对应于Er3+离子的4S3/2/2H11/2→4I15/2跃迁和4F9/2→4I15/2跃迁。发光强度和激发功率关系的研究揭示其均为双光子过程,能量传递和激发态吸收是上转换发光的主要机制。由于其高效的上转换发光性能,这种材料有可能应用于荧光标记和红外探测方面。

Y_2O_3:Ho/Yb纳米晶的上转换发光性质

采用燃烧法制备了不同尺寸和不同掺杂浓度的Y2O3∶Ho/Yb纳米晶,并系统地研究了颗粒尺寸对Y2O3∶Ho/Yb纳米晶发光性质的影响。研究发现,随着尺寸的减小,发射强度和荧光分支比均发生了显著变化,Ho3+的整体发射强度降低,但5F5→5I8的红光发射比5S2(5F4)→5I8的绿光发射的荧光分支比增强。尺寸减小,表面原子更易吸附空气中的水和二氧化碳,引入一些较大的振动模式,从而增大了无辐射跃迁的速率,荧光分支比随尺寸的变化被归因于表面效应引起的无辐射弛豫过程5S2(5F4)→5F5和5I6→5I7的增强。

共掺杂对Y_2O_3:Eu^(3+)纳米晶结构和发光性质的影响

采用燃烧法制备不同离子(M:Li+,Na+,K+,Mg2+,Sr2+,Ba2+,B3+,Al3+)共掺杂的纳米Y2O3∶Eu3+粉末。系统地研究了各掺杂离子对纳米Y2O3∶Eu3+材料的结构、发光性质及其寿命的影响。比较发现,掺杂不仅可以调节纳米材料的尺寸,还可以影响材料的结晶性,尤其是后者对发光性质和荧光动力学过程,如荧光强度、电荷迁移带的位置和5D0的寿命等有重要的影响。

Li^+增强Ho^(3+)/Yb^(3+):Y_2O_3纳米晶的上转化发光研究

采用凝胶溶胶法制备了不同浓度的Y2O3:Ho3+/Yb3+/Li+纳米晶,并且系统研究了不同掺杂浓度对上转化荧光现象的影响。首先,通过XRD图形判断了晶体结构的生成,再通过980 nm的激光器和荧光光谱仪测得的光谱图,发现了位于520~579 nm的绿光、635~674 nm的红光等两条很强的可见光,还有一条较弱的位于743~775 nm的近红外发光。最后,通过与能级图比较和分析可以得出:它们分别是5F4/5S2→5I8,5F5→5I8和5F4/5S2→5I7荧光跃迁。可以看出:在掺杂入Li+之后,上转化荧光得到了极大增强。

Y_2O_3:Eu纳米晶的硝基取代苯甲酸配合物固相热解制备和性能

以苯甲酸、邻硝基苯甲酸、间硝基苯甲酸、对硝基苯甲酸、3,5-二硝基苯甲酸等为配体制备了Y3+、Eu3+二元配合物,配合物中Y3+与Eu3+的摩尔比为9:1.利用这些配合物的爆炸式热分解特性通过固相热解反应制备了一系列Y2O3:Eu纳米晶.透射电镜观察,可以看出所得纳米晶呈球形,粒度介于40～60nm,X射线衍射分析表明实验所得纳米晶属立方晶系,粒径与电镜观察所得结果基本一致;Eu3+的引入并不影响Y2O3的晶相组成;配体类型对纳米晶的结构没有显著影响,不过相对于硝基取代苯甲酸配合物,苯甲酸配合物热解所得Y2O3∶Eu纳米晶团聚严重;退火温度显著影响纳米晶粒度,退火温度高,纳米晶粒度大,反之亦然.荧光光谱测定表明所有Y2O3∶Eu纳米晶具有相似的发光行为,其中以苯甲酸配合物分解所得Y2O3:Eu纳米晶发光性能最为优越.

纳米Y_2O_3:Eu^(3+)(Y_2O_3)粉体的红外光谱研究

采用均相沉淀法和燃烧合成法制备了不同粒径的粉体材料Y2O3:Eu3+,着重研究了样品的红外光谱,探讨了纳米晶Y2O3:Eu3+与同质微米材料相比的微观结构的变化.研究发现,波数位于563 cm-1的Y(Eu)—O键的吸收峰校正高度和面积对于纳米级粒径的粉体材料随着颗粒的减小而减小,而对于同质微米材料却相反.经分析认为:Y(Eu)—O键的吸收峰校正高度和面积由Y(Eu)—O键的平均键长和Y(Eu)—O键振动态数目这两个因素决定.对于微米粉体Y(Eu)—O键长的变化起主要作用,而对于纳米粉体由于不饱和键和悬空键的形成,Y(Eu)—O键振动态数目的变化起主要作用.

Y_2O_3:Er,Yb纳米晶的沉淀法制备与可见-红外发光性能研究

采用共沉淀法制备了平均粒径约30nm的Y_2O_3:Er,Yb纳米晶,并对其可见-红外发光特性与体相材料的差别进行了对比.结果表明:焙烧温度的升高有利于纳米晶晶化程度增强.在980nm红外激发下,Er3+离子呈现典型的绿、红光上转换特征发射,峰位位于530,550,660nm,分别对应于2H11/2→4I15/2,4S3/2→4I15/2和4F9/2→4I15/2跃迁.同时观察到了源于Er3+离子4I13/2→4I15/2辐射跃迁的1 530nm红外发射.随焙烧温度的升高,各发射光强度随之增大.但Y_2O_3:Er,Yb纳米晶呈现明显不同于体相材料的发光特性,其红、绿光强度分支比可达19.55,是体相材料的5倍,红光色纯度优异.同时,红外发射强度亦远高于体相材料.上述结果反映出Er3+的4F9/2和4I13/2能级在Y_2O_3纳米晶中的粒子布居特征迥异于体相材料,其跃迁机制亦存在很大差别.

Eu^(3+)∶Y_2O_3纳米晶的微波法制备和发光性能研究

采用微波法合成了Eu3+∶Y2O3纳米晶,通过控制制备条件得到了不同形貌的Eu3+∶Y2O3纳米晶。Eu3+∶Y2O3纳米晶的形貌随微波反应时间变化明显,当反应时间延长时,Eu3+∶Y2O3纳米晶由纳米球过度为纳米棒,表面态减少。随着表面态减少S6格位与C2格位比值增加,且电荷迁移带发生红移。同时,Eu3+∶Y2O3纳米晶的发光增强。结果表明Eu3+∶Y2O3纳米晶的发光行为与表面态关系密切。

分散在SiO2中的Y2O3:Eu3+纳米晶的光学性质

采用正硅酸乙酯为SiO2的先驱体,采用Sol-Gel法制备了分散在SiO2基质中的Y2O3:Eu3+纳米晶发光材料,研究了材料在不同退火温度下Eu3+稀土离子的光学性质.发射光谱表明随着退火温度的不同,光谱发生了明显变化,并特别地分析了样品在1300℃退火温度下,平均粒径50 nm颗粒样品的发光特性,实验结果表明,在这种发光材料中Eu3+占居4种格位和1种表面态.

Ag^+掺杂的立方相Y_2O_3:Eu纳米晶体粉末发光强度研究

采用化学自燃烧法制备了不同Ag+掺杂浓度的Y2O3:Eu纳米晶体粉末样品([Y3+]∶[Eu3+]∶[Ag+]=99∶1∶X,X=0—3·5×10-2),以及通过退火处理得到了相应的体材料.根据X射线衍射谱确定所得纳米和体材料样品均为纯立方相.实验表明在纳米尺寸样品中随着Ag离子浓度的增加,荧光发射强度随之增加,当X=2×10-2时达到最大值,其发光强度比X=0时提高了近50%.当Ag离子浓度继续增加,样品发光强度保持不变.在相应的体材料样品中则没有观察到此现象.通过对各样品的发射光谱,激发光谱,X射线衍射图谱,透射电镜(TEM)照片和荧光衰减曲线的研究,分析了引起纳米样品荧光强度变化的原因是由于Ag离子与表面悬键氧结合,从而使这一无辐射通道阻断,使发光中心Eu3+的量子效率提高;Ag+的引入所带来的另一个效应是使激发更为有效.这两方面原因使发光效率得到了提高.

Y_2O_3:Eu纳米晶中能量传递相互作用的研究

通过浓度猝灭曲线确定了引起Y2 O3纳米晶中Eu3+ 发光浓度猝灭的是交换相互作用 .测量了两种颗粒尺寸下Eu3+ 的5 D0 —7F2 跃迁发光衰减曲线随掺杂浓度的变化 ,利用交换相互作用的理论衰减曲线对实验衰减曲线进行拟合 .计算Eu3+ 离子的交换相互作用能量传递的效率 ,分析了Y2 O3纳米晶中Eu3+ 离子的能量传递效率和数值计算的理论能量传递效率的不同 .

变温下Y_2O_3∶Eu^(3+)纳米晶的荧光光谱和动力学过程

通过分析影响Y2 O3:Eu3+ 在 4 88nm激光激发下的5D0 →7F2 变温荧光发射强度的因素 ,建立起公式并对实验数据进行拟合 ,得到纳米晶的温度猝灭速率大于体材料的温度猝灭速率 .测得Y2 O3:Eu3+ 纳米晶和体材料的5D0 →7F2发射峰的变温线宽 ,通过内应力和量子限域效应对其不同进行了解释 .测量了Y2 O3:Eu3+ 在共振激发下的5D0 能级的荧光衰减时间随温度的变化 ,又利用公式对其进行拟合 ,得出了相比于体材料 ,纳米晶的辐射跃迁速率和无辐射跃迁速率均增大 ,但量子效率变小的结论 .然后利用晶格畸变和表面态效应对上述结论进行了解释 .