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稀土掺杂二氧化钛的上转换发光性能研究

作　者: 侯俊
导　师: 俞泽民
学　校: 哈尔滨理工大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 二氧化钛纳米粉溶胶凝胶法上转换发光水热法
分类号: TB34
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

上转换发光纳米材料已被广泛的应用在上转换激光器、生物医学等领域。但由于发光材料的上转换发光效率等问题,使其在更广阔的领域的发展受到限制,因此,对化学性质稳定、发光效率高的上转换发光纳米材料的研究是目前高新材料的研究热点。TiO₂具有优良的化学和光学性能。且热传导率很高、热膨胀系数也较大、声子能量较低,是一种优良的上转换基质材料,但其在发光效率方面却低于氟化物材料,因此,提高TiO₂发光材料的上转换发光效率成为主要研究方向。本文以TiO₂作为上转换基质材料,探讨了在980nm激光器激发下稀土掺杂TiO₂的上转换发光特性,考察了稀土Er³⁺掺杂浓度、热处理温度、Yb³⁺掺杂浓度、泵浦功率等因素对其上转换发光的影响,并且研究了Li⁺的掺杂对TiO₂:Er³⁺/Yb³⁺发光的增强作用。具体内容如下:1.采用溶胶-凝胶法制备了Er³⁺单掺TiO₂上转换纳米发光粉末。在980nm激光器激发下,获得了波长544⁵67nm范围的绿色上转换发光及650⁶80nm范围的红色上转换发光,讨论和分析了Er³⁺掺杂浓度和热处理温度对上转换发光的影响。2.采用溶胶-凝胶法制备了Ho³⁺/Yb³⁺双掺TiO₂上转换纳米发光粉末。在980nm激光器激发下,获得了在波长为527⁵68nm范围内的绿光、在641⁶80nm范围内的红光。讨论和分析了Yb³⁺对上转换发光的影响。3.采用溶胶-凝胶法制备了Er³⁺/Ho³⁺/Yb³⁺三掺TiO₂上转换纳米发光粉末。在980nm激光器激发下,在波长为550nm发出绿光、在660nm发出红光,且绿光强于红光。讨论和分析了泵浦功率对上转换发光的影响。4.采用水热法制备了Li⁺掺杂的TiO₂:Er³⁺/Yb³⁺上转换纳米发光粉末。在980nm激光器激发下,获得了波长546⁵67nm范围的绿色上转换发光及650^-680nm范围的红色上转换发光,且红光强于绿光。讨论和分析了Li⁺的掺杂对TiO₂:Er³⁺/Yb³⁺发光的影响。此外,借助XRD、TEM、上转换发光测试系统等研究了Li⁺掺杂对纳米粒子尺寸、形貌的影响。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章绪论  10-15
  1.1 课题研究的背景与意义  10
  1.2 上转换材料的国内外研究现状  10-13
    1.2.1 上转换发光的发展历史  10-12
    1.2.2 稀土掺杂上转换纳米材料的应用  12-13
  1.3 稀土掺杂TiO_2 纳米的研究进展及存在的问题  13-14
  1.4 课题的来源及主要研究内容  14-15
第2章试验材料及方法  15-19
  2.1 试验所用原材料及试验仪器  15-16
    2.1.1 化学试剂  15
    2.1.2 试验仪器  15-16
  2.2 试验样品的合成  16-17
    2.2.1 纯TiO_2 的纳米粉末制备  17
    2.2.2 稀土掺杂TiO_2 纳米粉末的制备  17
  2.3 分析测试方法  17-18
    2.3.1 结构分析  17-18
    2.3.2 微观形貌观察  18
    2.3.3 上转换发光性能测试  18
  2.4 本章小结  18-19
第3章稀土掺杂TiO_2纳米粉的制备与表征  19-36
  3.1 样品的制备  19-23
  3.2 微观形貌观察  23-25
  3.3 上转换发光分析  25-34
    3.3.1 Er~(3+)浓度对纳米粉末上转换发光的影响  25-28
    3.3.2 焙烧温度对纳米粉末上转换发光的影响  28-29
    3.3.3 Yb~(3+)对纳米粉末上转换发光的影响  29-32
    3.3.4 泵浦功率对上转换发光的影响  32-34
  3.4 本章小结  34-36
第4章 Li~+掺杂TiO_2:Er~(3+)/Yb~(3+)纳米粉的上转换研究  36-43
  4.1 引言  36
  4.2 Li~+掺杂TiO_2:Er~(3+)/Yb~(3+)纳米粉末的制备与表征  36-39
    4.2.1 样品的制备  36-38
    4.2.2 微观形貌分析  38-39
  4.3 Li~+掺杂TiO_2:Er~(3+)/Yb~(3+)纳米粉末的上转换发光  39-42
  4.4 本章小结  42-43
结论  43-44
参考文献  44-49
攻读硕士学位期间发表的学术论文  49-50
致谢  50

稀土掺杂二氧化钛的上转换发光性能研究

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