掺Eu3+纳米复合发光材料的构筑、界面及其性质

来源 :华南理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:dingwenpeng
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
掺Eu3+纳米复合发光材料不仅在拓展其近紫外激发谱以适配未来LED器件和功能复合化等领域具有潜在应用前景,而且在基础研究领域还是一种理想的以荧光为信号来揭示相关纳米复合材料的界面和介质环境的研究对象。针对掺Eu3+的单一基质发光材料吸收波长越长温度猝灭越严重、不同稀土离子之间能量传递易导致发光猝灭等问题,本文通过构筑复合不同光活性物种的材料来探索解决途径,并以Eu3+荧光为信号探讨复合材料界面状态、界面共振能量传递、功能复合化以及不同介质环境对这些状态和性能的影响等基础科学问题。本文利用Eu3+离子优越的红光发射性能及其电偶极/磁偶极跃迁特点,选择比表面较大的掺Eu3+多孔氧化物及二维氧化物纳米片与具有优异光学性质的钙钛矿卤化物或稀土配合物进行复合来开展相关研究。本论文的主要研究内容如下:(1)探索了掺Eu3+多孔氧化物与铅卤钙钛矿复合材料的界面与发光性能。首先通过硬模板法制备了无机多孔材料Ca0.9Eu0.1Mo O4(CEMO),并在该多孔氧化物中原位合成Cs Pb Cl1.5Br1.5(CPCB)而获得CPCB@CEMO复合材料。研究发现通过改变紫外光辐照时间复合材料有发光变色现象。X射线光电子能谱(XPS)和荧光光谱结果表明复合材料界面处发生了Eu3+/Pb~0-Eu2+/Pb2+氧化还原反应,致使Cl-离子富集在复合材料的界面并改变氧化物表面Eu3+的局域晶体环境;而Br-离子则富集在卤化物钙钛矿晶粒内。紫外光照射下的光衰减循环实验证明了界面处的氧化还原过程有利于增强卤化物钙钛矿的稳定性。由于复合材料中的钙钛矿材料层由晶粒与无定型相组成,使得在界面处具有优异光学性质的卤化物晶粒与氧化物接触不良,没能实现卤化物与氧化物中Eu3+之间的能量传递。(2)鉴于前面的经验,进一步探索了稀土配合物Tb(phen)2(NO3)3(简写为Tb-phen,其中phen指邻菲罗啉)与多孔氧化物CEMO的界面构筑及其F?rster共振能量传递过程。用原位析晶法制备了Tb-phen@CEMO复合材料。激发/发射光谱和Tb3+/Eu3+荧光衰减曲线等数据都说明复合材料中存在具有宽谱吸收特性的稀土配合物到氧化物中Eu3+的F?rster共振能量传递;用La-phen@CEMO复合材料排除了phen?Eu3+能量传递的可能性,证实了Tb-phen@CEMO复合材料的能量传递过程为phen?Tb3+?Eu3+;也证明了利用不同光学活性物种之间的复合可有效扩展Eu3+的激发谱。此外,复合材料的界面能使Tb3+和Eu3+在定向空间上保持一定的距离,可有效地避免了Tb3+和Eu3+同处于一个晶格内容易发生的发光猝灭效应,且能提高其发光热稳定性。(3)研究了Eu3+掺杂的钙钛矿氧化物层状纳米片对不同液体介质环境的光响应规律和其表/界面性质。用软化学液相剥离法制备了四丁基氢氧化铵(TBA+)配体修饰的超薄Ca1.8Eu0.1Na0.1Nb3O10纳米片(TBA+-NSs)。以Eu3+的磁偶极跃迁辐射衰减速率随不同溶剂介质的变化可计算得到Eu3+周围介质的有效折射率neff,结合稳态光谱中的红橙比R/O值可以推测出如下结论。长烷基链的醇溶剂分子与TBA+配体的相互作用力更强,从而减弱了配体与纳米片的相互作用,在宏观上使得超薄纳米片卷曲更严重。相较于H+离子易使H+-NSs堆叠,体积较大的配体TBA+离子会阻碍TBA+-NSs堆叠。对于超薄纳米片而言,纳米片内八面体层数和小尺寸配体都可抑制纳米片二维结构特征在液相介质中发生改变。(4)进一步研究了Tb(phen)2(NO3)3与TBA+-NSs的复合材料在不同介质环境中的界面共振能量传递过程。先在纳米片(NSs)表面吸附Tb3+离子然后原位合成Tb-phen,制备得到Tb-phen-NSs复合材料。研究结果表明稀土配合物纳米颗粒能均匀分布在纳米片的表面。激发光谱、发射光谱和荧光衰减曲线等都证实了在不同醇溶剂中稀土配合物与氧化物纳米片也存在界面共振能量传递过程。通过分析Tb3+和Eu3+荧光辐射衰减速率在不同介质环境中的变化以及它们各自的特征发射强度比值,发现NS-Tb-phen的界面能量传递的效率随溶剂烷基醇分子链长的增加而逐渐提高,可能的原因是长链醇溶剂分子与Tb-phen作用更弱,使得Tb-phen与氧化纳米片的相互作用更强,更有利于发生共振能量传递。
其他文献
<正>坚持以项目化定制的思路开展青少年社会工作和服务青年工作,通过政府购买服务,对接社会力量承接定制项目,探索形成"政府出资授权、专业机构承接、共青团协调管理、专职社工具体负责"的模式,努力形成更多"青"字号品牌。为推进全市共青团基层组织改革综合试点工作,进一步加强青少年事务社会工作专业人才队伍建设,团潜江市委从建设专业队伍、制定考察方式、优化品牌项目、健全政府购买服务机制等方面着手,按照"亲爱精
期刊
光电探测器件在成像、光通讯以及生物医学等领域具有重要应用。当前商用的光电探测器件大多基于无机半导体,其虽具有迁移率高、稳定性好等优点,但同时也受限于复杂的制备工艺与高昂的成本。新型可溶液加工的有机无机杂化钙钛矿与有机半导体材料具有优异的光电性能,为制备高性能且低成本的光电探测器件提供了新的可能。基于钙钛矿与有机半导体的光电探测器件研究获得了广泛关注,但在提高探测率与响应度,调控响应窗口等方面仍有待
学位
钕铁硼磁体是重要的稀土永磁材料,其制备工艺主要包括烧结、粘结和热加工。热加工磁体通过热变形产生各向异性,具有磁性能高、耐蚀性强、温度稳定性高、稀土含量低以及工艺路线简单等优点。但由于制备工艺不成熟,微观组织与其磁性能机制建立不完善,目前生产和应用范围受到一定的限制。本文通过热压、热变形以及反挤压等热加工技术制备了各向同性和各向异性钕铁硼磁体,研究了原始磁粉状态、工艺参数和合金成分对磁体组织、磁性能
学位
GaN基紫外探测器具有量子效率高、抗辐射能力强、物理化学稳定性高、功耗低、不受可见光干扰等诸多方面的优点,在民用和国防领域具有广泛的应用前景,如环境监测、生物医疗、天文学研究、导弹预警/跟踪、高保密性紫外通信等领域。GaN一维纳米柱阵列基紫外探测器能够利用一维纳米结构独特的量子尺寸效应,如极大的比表面积可增加对光的吸收;增加的表面态数目可有效延长光生载流子寿命;缩小的纳米尺寸可增加局限载流子的有效
学位
源于最低三线态激发态的室温磷光(RTP)及其光物理过程在光子上转换、有机发光二极管(OLED)、光动力治疗和生物成像等光电子学和生物科学领域有广阔的应用前景。特别是,早在1998年含稀有金属铱和铂的配合物磷光材料的开发,加速了OLED的发展,实现了器件中100%的电光转换效率,显示了磷光材料在有机电致发光器件上的巨大潜力。与这些金属配合物的高效RTP不同,不含稀有金属的芳香族纯有机小分子材料很难表
学位
动脉粥样硬化(AS)是冠心病、心肌梗塞等心脑血管疾病发病的主要原因,尽管经过科研医护人员的多年努力探索,动脉粥样硬化诱发心脑血管疾病的发病率与死亡率仍居高不下。动脉粥样硬化由血管壁长期过度炎症所致,炎症反应在其发生发展的各个阶段都起着至关重要的促发作用。所以,针对血管内皮细胞炎症反应来预防和治疗动脉粥样硬化的策略近年来备受关注。自噬是一种细胞高度的自我调控过程,在机体的许多生理和病理过程中发挥重要
学位
在“碳达峰”和“碳中和”背景下,氢能已成为能源领域的重点发展方向,但其大规模应用在制氢、储氢和氢应用上仍面临技术、安全、经济等一系列挑战。基于液相条件下的硼氢化物可控制氢是集“制/储/运氢”于一体的实时供氢技术,有望成为储氢技术规模化应用的突破口。但基于液相条件下的化学储氢体系面临成本高昂,放氢反应不可逆且速率有待调控等问题,是硼氢化物系统规模应用亟需解决的难点,其中硼氢化锂(LiBH4)相对成本
学位
甲醛是最常见同时也是最具毒害性的室内空气污染物之一,已被世界卫生组织认定为致癌物质。但甲醛作为重要的化工材料,广泛应用于建筑/装修材料和纺织品工业,由此形成众多难以消除的甲醛缓释污染源。因此,发展高效除甲醛技术是关乎人类健康与生命安全的重要课题。在现有各种除甲醛技术中,催化氧化法因具有降解效率高、产物无毒、节能等优点而成为首选方案,其核心在于研制兼具高活性、高稳定性与良好耐湿性的低成本甲醛氧化催化
学位
班级管理是一门特别深奥的学问,像极了一幅晦涩难懂的油画。“双减”背景下,班主任工作面临诸多挑战,也需要进行创新。大多数班主任穷极半生,长期修炼,只为轻松看懂眼前的画。不同的人欣赏同一幅画作,会有不同的感觉。同样,在具体的实践中,每个人都有自己的见解。作为一位初中班主任,要想轻松高效地管理班级,最重要的是充分把握学生这一主体,以学生为根本,才能充分挖掘其潜力,尽显其能力,为集体增添色彩。学生的能力如
期刊
陶瓷抛光渣是陶瓷生产中因切削、打磨、抛光而产生的一种固体废弃物。由于陶瓷抛光渣含有SiC(来源于磨料)等杂质,其作为陶瓷原料直接资源化利用时,在烧成中会引起陶瓷发泡、变形,其直接资源化利用长期以来一直是困扰陶瓷行业实现固废零排放生产的最关键技术难题。通常SiC表面有一层SiO2保护膜,在高温烧成时SiO2保护膜被周围的硅酸盐液相腐蚀导致SiC与周围的氧气持续不断接触、氧化而产生气体发泡。但是,陶瓷
学位