稀土掺杂钛酸钡制备及其上转换发光特性研究.doc

摘要：本文采用溶胶-凝胶（Sol-gel）法和溶胶-乳化-凝胶（Sol-emulsion-gel）法分别合成了Er3+-Yb3+共掺杂BaTiO3纳米晶材料。在对两种制备方法合成的Er3+-Yb3+共掺杂BaTiO3纳米晶材料的相结构、形貌及相变过程的分析中我们采用了X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、差热-热重分析（TG-DTA），在对Er3+-Yb3+共掺杂BaTiO3纳米晶的上转换发光性能的分析过程中我们采用了光致发光光谱仪（PL）进行测量，并对Sol-gel法和Sol-emulsion-gel法两种合成方法进行了对比。

XRD结果表明采用Sol-gel法和Sol-emulsion-gel法制备的Er3+-Yb3+共掺杂BaTiO3都为立方结构BaTiO3纯相，稀土离子掺杂均不改变其相结构。SEM的扫描结果显示采用两种制备方法合成的Er3+-Yb3+共掺杂BaTiO3均为纳米晶，但Sol-emulsion-gel法比Sol-gel法制备的颗粒尺寸要小，且颗粒团聚大致呈现一盘散沙状态，该现象呈现较为明显的减弱趋势。Sol-emulsion-gel法制备的Er3+-Yb3+共掺杂BaTiO3的TG-DTA曲线显示了一个典型的有机物分解和结晶过程。PL光谱结果表明，在波长980 nm红外激光激发下，在500~580 nm和620~720 nm的波段内，两种方法制备的Er3+-Yb3+共掺杂BaTiO3纳米晶样品都获得了分别对应于Er3+的2H11/2/4S3/2→4I15/2和4F9/2→4I15/2跃迁的绿色和红色上转换发光，而且采用Sol-gel法制备的Er3+-Yb3+共掺杂BaTiO3纳米晶的红绿两种上转换发光强度均高于Sol-emulsion-gel法制备的纳米晶。此外，随着泵浦激光电流的增大，Er3+-Yb3+共掺杂BaTiO3纳米晶的绿色和红色上转换发光强度中均呈现单调递增的状态。

关键词：Sol-gel法；Sol-emulsion-gel法；Er3+-Yb3+共掺杂BaTiO3；相结构；形貌；相变过程；上转换发光

目录

摘要

Abstract

1 绪论 - 1 -

1.1 稀土上转换发光材料简介 - 1 -

1.2 Er3+-Yb3+共掺杂BaTiO3上转换发光材料研究现状 - 2 -

1.3 Sol-gel和Sol-emulation-gel法制备稀土上转换发光材料研究现状 - 3 -

1.4 本文的研究目的及研究内容 - 3 -

2 Er3+-Yb3+共掺杂BaTiO3制备工艺及分析测试方法 - 4 -

2.1 Sol-gel法和Sol-emulation-gel法简介 - 4 -

2.1.1 Sol-gel法的基本原理及特点 - 4 -

2.1.2 Sol-emulation-gel法的基本原理及特点 - 5 -

2.2 Er3+-Yb3+共掺杂BaTiO3纳米晶的制备 - 6 -

2.2.1 TiO2溶胶的制备 - 6 -

2.2.2 Sol-gel法制备Er3+-Yb3+共掺杂BaTiO3纳米晶 - 6 -

2.2.3 Sol-emulation-gel法制备Er3+-Yb3+共掺杂BaTiO3纳米晶 - 6 -

2.2.4 Er3+-Yb3+共掺杂BaTiO3纳米晶的热处理 - 7 -

2.3 分析测试方法 - 7 -

3 Er3+-Yb3+共掺杂BaTiO3上转换发光材料研究 - 9 -

3.1 Er3+-Yb3+共掺杂BaTiO3相结构分析 - 9 -

3.2 Er3+-Yb3+共掺杂BaTiO3形貌分析 - 9 -

3.3 Er3+-Yb3+共掺杂BaTiO3相变过程 - 11 -

3.4 Er3+-Yb3+共掺杂BaTiO3发光特性分析 - 12 -

结    论 - 16 -

参 考 文 献 - 17 -

致    谢 - 18 -