论文部分内容阅读
钨酸铅是一种重要的无机闪烁体材料，由于其高密度、快衰减以及高的辐射硬度等优良的闪烁性能，在近些年逐渐成为了材料科学特别是高能物理装置方面研究的热点。近年来，低维钨酸铅存在许多与体相材料截然不同的物理化学性质及潜在的应用前景，因而受到了越来越多的关注。许多研究表明，低维钨酸铅这些新奇的性能取决于其自身的微观结构与形貌。本论文发展了一种温和的湿化学法来合成形貌与微观结构可控的钨酸铅微晶，并结合各种结构表征和光学性能的研究，深入探讨了其微观结构和形貌与其光学性能之间的内在联系。
在室温水溶液体系中，无添加分散剂，通过简单的调整钨酸钠溶液的pH值，可控合成了不同形貌和发光性能的PbWO4微晶。深入讨论了钨酸钠溶液pH值对PbWO4微晶微观结构及形貌的影响，初步得出了PbWO4微晶形貌的自身的形成“习性”是Ostwald熟化过程与取向附着过程联合作用的结论，随着钨酸钠溶液pH值的不同，样品的荧光强度有着明显的变化。
通过温和的湿化学法，并加入自制的阳离子分散剂和配位剂NTA，以Na2WO4和Pb(Ac)2为原料可控合成了不同形貌的PbWO4微晶。结果表明：Ostwald熟化机制和自组装机制共同作用于PbWO4微晶的形成过程，而自制的阳离子分散剂通过对钨酸铅晶粒不同晶面的选择性吸附起到控制其微观形貌的作用；NTA与铅离子Pb2+形成较为稳定的配合物[Pb(NTA)-]，在PbWO4微晶的形成过程中可缓慢地释放Pb2+，起到控制其微观结构与形貌的作用。
通过温和的湿化学法并采用自制的阳离子分散剂，制备了Cd2+、Sr2+、Ba2+、La3+、Y3+、Nd3+、Ce3+、Ce4+等多种离子掺杂的PbWO4微晶。结果表明：所有的掺杂离子均可进入PbWO4晶格并取代铅位，而三、四价离子的掺杂可将铅空位引入晶格中，进一步控制PbWO4微晶的微观结构。通过三价稀土离子的掺杂，可以实现对PbWO4微晶形貌的有力控制，而Ce3+与Ce4+离子的掺杂，可以显著改变PbWO4微晶的吸收边及荧光强度等光学性质。并深入讨论了样品的发光机制以及微观结构与其光学性能之间的内禀关联。我们的研究对低维PbWO4的应用有着积极的意义。