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稀土元素对于发光材料的发展来说是一笔巨大的财富,不同种类稀土离子掺杂荧光粉的制备和发光特性研究引起了国内外学者浓厚的兴趣。因为稀土元素的4f层电子在不同能级之间的跃迁形式极其丰富,可以产生多种发光性能,所以稀土发光材料在照明、显示、激光、生物医学和光电子学等领域均得到了广泛的应用。三价镱离子Yb3+的能级结构非常简单,仅有基态的2F7/2和激发态的2F5/2能级,该特殊的性能使其常作为上转换发光材料中的敏化离子,或在泵浦激光的作用下实现Yb3+的合作上转换发光。此外,在紫外-可见光的激发下,镱离子2F5/2→2F7/2能级的跃迁可以实现1000 nm左右的特征红外发光,该下转换发光过程在提高硅基太阳能电池的效率方面具有十分重要的应用。通常,基质材料的组成、结构、物化性质和光学特性是影响稀土发光材料发光效率至关重要的因素。钒酸盐和钼酸盐因具备特殊的晶体结构,良好的物化稳定性和高的光学损伤阀值已成为众多稀土发光材料研究的理想基质材料。本论文选择钒酸盐和钼酸盐作为基质材料,通过高温固相法或Pechni法制备了Yb3+掺杂的钒/钼酸盐上转换和下转换发光材料。利用X射线粉末衍射(XRD)对样品进行物相分析,并确认其相纯度。通过扫描电子显微镜(SEM)观察样品的表面形貌,分析粒径的分布情况。同时,检测样品的反射光谱、激发和发射光谱等,研究稀土离子Yb3+的掺杂浓度和基质材料的结构变化对发光性能的影响。通过发光衰减曲线协助讨论上转换和下转换的发光过程和主要的发光机理。测试下转换发光材料的量子效率,并与类似物质作对比来研究其潜在的应用。第三章,本章主要采用高温固相法制备Yb3+掺杂的Ca9Yb(VO4)7合作上转换发光材料,通过XRD对其进行组成和结构的分析,结果表明合成的材料相纯度较高,结晶性良好,且无其它杂相出现。通过激发和发射光谱表征其主要的发光性能,在266 nm的光激发下,Ca9Yb(VO4)7:Yb3+在红外区域出现多个劈裂发射峰分别位于960,980,997和1025 nm,主要来自于Yb3+离子的基态2F7/2和激发态2F5/2劈裂能级间的跃迁。更重要的是,在976 nm泵浦激光的激发下研究了Yb3+在Ca9Yb(VO4)7中的合作上转换发光过程,并结合发光强度对泵浦能量的依赖特性和发光衰减曲线推断出可能的合作上转换发光机理。第四章,本章通过高温固相法制备了不同浓度的镱离子Yb3+掺杂Ba Gd2(Mo O4)4的下转换发光材料。首先利用XRD的测试结果与标准的衍射峰相对比来分析其物相组成、空间群和主要的晶胞参数。然后通过SEM观察样品的表面形貌,颗粒的结晶形态和粒径分布情况。此外,检测Ba Gd2(Mo O4)4:Yb3+的漫反射光谱、激发和发射光谱来表征Yb3+在该基质中的红外发光性能,通过发光强度对掺杂浓度的依赖曲线分析浓度猝灭效应并得出最佳的Yb3+掺杂浓度。最后计算不同掺杂浓度下样品的量子效率,推测其作为光转换材料在提高硅基太阳能电池效率方面的应用价值。第五章,本章分别采用高温固相法和化学溶液法制备了Yb3+掺杂的MZn V2O7(M=Ca,Sr,Ba)和Zn2V2O7发光材料,并对其进行结构和发光性能研究。首先通过XRD和SEM对制备样品的物相组成、结构和形貌进行分析,利用激发和发射光谱表征材料的发光特性,Yb3+掺杂的MZn V2O7(M=Zn,Ca,Sr,Ba)发光材料在紫外光的激发下发射出900-1100 nm的特征红外光,主要来自于Yb3+离子2F5/2→2F7/2的能级跃迁。此外,研究发现,制备的钒酸盐在300-450 nm范围内有较强的光吸收峰,结合发光量子效率和发光衰减等测试讨论了钒酸盐基质向Yb3+离子的能量传递过程和主要的近红外发光机理,更重要的是研究了Yb3+掺杂Ca Zn V2O7、Sr Zn V2O7和Ba Zn V2O7体系的晶体结构差异对红外发光性能和量子效率的重要影响。本论文系统的研究了稀土镱离子Yb3+掺杂钒/钼酸盐的制备工艺、结构特征和主要的发光性能。其中,首次在Ca9Yb(VO4)7基质中研究了Yb3+的合作上转换发光过程和机理;首次通过单掺杂Yb3+在Ba Gd2(Mo O4)4中实现紫外光向红外发光的转换;首次研究了MZn V2O7(M=Zn,Ca,Sr,Ba)的结构变化对Yb3+的红外发光性能的影响,并且该发光材料可以作为潜在的光转换材料应用于硅基太阳能电池,为进一步提高太阳能的应用效率提供重要的参考价值。