Eu3+掺杂YVO4、LaF3和NaYF4发光材料的制备及其宽谱激发和发光性能的研究

• 作 者: 黄建华
• 出 处: 南昌大学
• 发表日期: 2020年01期
• 关键词: 发光材料 稀土掺杂 无机-有机杂化 发光性能 宽谱激发

稀土掺杂和碱土掺杂的YVO₄纳米材料化学性质稳定、性能优异,已成为发光材料的研究热点之一。稀土掺杂YVO₄、La F₃、Na YF₄纳米晶体制备方法简单、形貌规整可控,物理化学性质稳定、热稳定性好,是一种良好的发光材料。但稀土掺杂的YVO₄、La F₃与Na YF₄激发光谱范围较窄,难以满足发光材料对性能的要求。因此,研究YVO₄、La F₃与Na YF₄基体材料的制备、宽谱激发和发光性能具有重要的研究意义。本论文以稀土离子和碱土离子Eu³⁺、Ba²⁺、Bi³⁺掺杂和苯甲酸（BA）、2-噻吩甲酰三氟丙酮（TTA）有机杂化的YVO₄、La F₃、α-Na YF₄发光材料为研究对象,采用溶胶凝胶法制备YVO₄:Eu³⁺,Ba²⁺,Bi³⁺粉体和薄膜,采用溶剂热/水热法、离子交换法制备YVO₄:Eu³⁺/La F₃:Eu³⁺/α-Na YF₄:Eu³⁺-BA/TTA/BA+TTA纳米晶体。将各种发光材料添加在甲基丙烯酸甲酯（MMA）中制备聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）复合材料。采用XRD、SEM、TEM、EDS、FTIR、PL、UV对样品的晶体结构、微观形貌、晶体尺寸、透过率、发光性能等进行分析和表征。主要研究内容和结果如下。采用溶胶凝胶法制备YVO₄:Eu³⁺,Ba²⁺,Bi³⁺粉体和薄膜,探讨退火温度及三元掺杂浓度、薄膜厚度对发光性能的影响。结果表明,Ba²⁺掺杂能够增强发光强度、Bi³⁺掺杂能够拓宽激发宽度,YVO₄:5%Eu³⁺,5%Ba²⁺,0.5%Bi³⁺在1100℃退火处理后的宽谱激发效果尤为明显,激发宽度是YVO₄:5%Eu³⁺的1.39倍,发光强度是YVO₄:5%Eu³⁺的1.97倍;3层膜厚YVO₄:5%Eu³⁺,5%Ba²⁺,0.5%Bi³⁺的发光强度最大,是1层、5层的2.52倍、3.02倍。采用水热法、离子交换法制备YVO₄:Eu³⁺,并采用有机配体BA/TTA/BA+TTA对YVO₄:Eu³⁺进行杂化,探讨Eu³⁺浓度、有机配体对发光性能的影响。结果表明,YVO₄:15%Eu³⁺-BA/TTA/BA+TTA的激发宽度和发光强度均有显著提升,YVO₄:15%Eu³⁺-TTA宽谱激发效果尤为明显,能够覆盖整个紫外区域,激发宽度是YVO₄:15%Eu³⁺的1.55倍,发光强度是YVO₄:15%Eu³⁺的2.21倍。采用水热法制备La F₃:Eu³⁺纳米晶体,并采用有机配体BA/TTA/BA+TTA对La F₃:Eu³⁺进行杂化,探讨Eu³⁺浓度、有机配体对发光性能的影响。结果表明,La F₃:5%Eu³⁺-BA/TTA/BA+TTA的激发宽度和发光强度均有显著提升,La F₃:5%Eu³⁺-BA+TTA宽谱激发效果尤为明显,能够覆盖整个紫外区域,激发宽度是La F₃:5%Eu³⁺的13.91倍;La F₃:5%Eu³⁺-BA发光强度是La F₃:5%Eu³⁺的1.52倍。采用溶剂热法、离子交换法制备α-Na YF₄:Eu³⁺纳米晶体,并采用有机配体BA/TTA/BA+TTA对α-Na YF₄:Eu³⁺进行杂化,探讨Eu³⁺浓度、有机配体对发光性能的影响。结果表明,α-Na YF₄15%Eu³⁺-TTA/BA+TTA的激发宽度和发光强度均有显著提升,激发宽度分别是α-Na YF₄:15%Eu³⁺的1.30倍、1.20倍,发光强度分别是α-Na YF₄:15%Eu³⁺的4.55倍、5.13倍。各类发光材料都能在MMA中均匀分散开来,制备出的PMMA复合材料在紫外光区域表现出强烈的吸收性能。结果表明,PMMA-La F₃:5%Eu³⁺/α-Na YF₄:15%Eu³⁺在240～300nm之间的透过率均不足10%,PMMA-La F₃:55%Eu³⁺/α-Na YF₄:15%Eu³⁺在可见光区域的透过率均高于60%,为拓宽复合材料的应用范围提供了参考。