文档介绍：同济大学
硕士学位论文
构筑复合前驱体设计稀土硅酸盐微纳米发光材料
姓名:黄红花
申请学位级别:硕士
专业:无机化学
指导教师:闫冰
20050101
构筑复合前驱体设计稀土硅酸盐
微纳米发光材料
摘要
稀离子具有丰富的能级,使其成为发光的宝库,成为高新技术所要求
具备优异性能的重要元素。硅酸盐具有较高的稳定性,是优异的发光材料的基质。
稀土硅酸微纳米发光材料集稀土硅酸盐发光特性和纳米、亚微米和微米特性于一
体,呈现出安全、无污染、持续发光、颗粒细小、色彩多样等许多优良特性。
本文首次采用稀土配位高分子如水杨酸作为稀土发光物种的前驱体,创立
原位复合多元多功能稀土配位高分子无机高分子厂育机高分子复合前驱物制备稀
土微纳米发光体的系统路线。用原位溶胶凝胶法成功制备了三价稀土离子
和。尹掺杂的氧正硅酸盐一
稀土氧磷灰石硅酸盐
其中包括和
一和采用不同种硅源
和作为前驱体的十等体系的发光材料。
在具有磷灰石结构的稀土硅酸盐发光体系中首次获得了具有珊瑚状形貌的纳米
球。用不同于作为硅源制备的材料形貌呈现出新颖的特点
的形貌为微米棒,而发光材料呈现六角
形微米晶。对样品的光学性质分析表明在所制备的微纳米发光体系中,随着材
料粒径从纳米增大到微米级时,材料的发光强度也随之增强而材料的各种形貌
对发光则没有明显的影响。在一定的稀土激活剂离子掺杂浓度范围内,发光体的
发光强度随激活剂掺杂量的增加而增强,当掺杂浓度增大至一定值时,发光体的
发光强度开始减弱,产生浓度碎灭效应。所有材料均出现三价稀土离子
和十强烈的特征荧光发射。采用这种多元多功能复合前驱体的制备技术
合成的部分微米级和亚微米级的硅酸盐磷光体具有一定的实用开发价值。
关键词复合前驱体稀土硅酸盐微纳米磷光体发光原位溶胶凝胶组装
、
和
、
姚
记
声明
本人郑重声明本论文是在导师的指导卜,独立进行研究工作所取
得的成果,撰写成博士硕士学位论文“构筑复合前驱体设计稀土硅
酸盐微纳米发光材料”。除论文中已经注明引用的内容外,对论文的
研究做出重要贡献的个人和集体,均己在文中以明确方式标明。本论
文中不包含任何未加明确注明的其他个人或集体已经公开发表或未
公开发表的成果。
本声明的法律责任由本人承担。
学位论文作者签名黄红花
年月口
同济大学硕士学位论文构筑复合前驱体设计稀土硅酸盐微纳米发光材料
第一章文献综述
发光是指物体受激发吸收能量而跃迁至激发态非稳定态,继而在返回到
基态的过程中,以光辐射的形式放出能量的过程根据激发方式的不同,通常可
分为光致发光、阴极射线发光、电致发光、放射线发光、一射线发光、化学发光
和生物发光等。发光与人们的生活息息相关,并渗透到各个科技领域。稀土离子
因其特殊的电子层结构而具有一般元素所无法比阳‘的光谱性质,稀土体系是一个
巨大的发光材料宝库,在人类开发的各种发光材料中,稀土元素发挥着非常重要
的作用。只要谈到发光,几乎离不开稀土,因此稀发光材料一直是十分活跃和
引人注目的研究领域。我国是稀土资源大国,对稀上发光材料的研究和开发更具
有现实意义。
稀土离子的光谱特征及跃迁选择定则
稀土离子的光谱特征及能级跃迁
稀土离子的发光特性主要取决于稀土离子壳层电子的性质。稀土离子一
般呈正三价,少数可呈二价或四价。斓系元素原子的电子层结构有两种类型
,和陶护一,,的由子「二,,二品草
数的变化,稀土离子表现出不同的电子跃迁形式和极其丰富的能级跃迁。研究表
明,在价溯系稀土离子的组态中共有个能级,能级之间可能的跃迁
数目高钱个通常具有未充满的电子亚层的原子或离子的光谱大约
有多条谱线可被观察到。如果再涉及到的能级跃迁,数目则更多,
因此稀土离子可以吸收或发射从紫外到红外区的各种波长的光而形成多种多样
的发光材料。
稀土的发光是由于稀土离子的电子在不同能级之间跃迁产生的。稀土离
子位于内层的电子在不同能级之间的跃迁,产尘了大量的吸收和荧光发射光
谱的信息,这些光谱信息是化合物的组成、价态和结构的反映,为设计、合成具
有特定性质的发光材料提供了有力的依据。电子从基态或较低能级跃迁至较高能
级是一个吸收激发能量的过程,从激发态的较高能级跃迁至较低能级或基态时产
生光的发射,能级跃迁过程与稀土离子的光谱特性密切相关。大部分的吸
收和发射光谱源于内层的跃迁,根据光谱选律,这种△的电偶极跃
迁原本属于禁阻的但是实际上可观察到这种跃迁,主要是由于组态与宇称