金属硅酸盐和硼酸盐的制备与研究

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硅酸盐和硼酸盐是极其重要的固体合成材料。材料因多样的Si-O和B-O键连方式而具有独特结构和性质。论文以不同的稀土氧化物与二氧化硅或硼酸为原料,采用助熔剂辅助的固相法、熔盐法和水热法进行反应,在不同的配比和反应条件下制备单稀土金属硅酸盐和稀土金属硼酸盐材料,再对材料进行稀土金属掺杂和石墨烯(GO)、石墨相氮化碳(g-C3N4)和六元瓜环(Q[6])的负载,对其产物进行表征和性能研究,达到对稀土金属硅酸盐和稀土金属硼酸盐材料光催化或光学性能的调谐。一、通过助熔剂辅助的固相法、熔盐法和水热法制备系列稀土金属(Nd,Gd,Eu,Y)硅酸盐材料,利用红外光谱、X-射线衍射、光电子能谱、荧光光谱、扫描电镜、紫外可见漫反射、拉曼和热重/差示扫描量热等表征手段对产物进行表征,并考察掺杂稀土金属和负载石墨烯、g-C3N4和Q[6]对硅酸钇光催化性能以及荧光光源特性的影响。实验结果表明,助熔剂辅助的固相法和熔盐法降低了硅酸盐的煅烧温度。负载石墨烯、g-C3N4对次甲基蓝的降解率在300 min时分别达到了79.7%和77.7%,对硅酸钇的光催化性能提升了近40%,Q[6]对硅酸钇的光催化性能提升了15.7%。石墨烯、g-C3N4和Q[6]对于硅酸钇的发光颜色有调节作用,其中,负载石墨烯对于硅酸钇的发光效果调节最为明显,可用作蓝色发光荧光粉。二、通过助熔剂辅助的固相法、熔盐法和水热法制备得系列稀土金属(Nd,Gd,Eu,Y)硼酸盐材料,利用红外光谱、X-射线衍射、光电子能谱、荧光光谱、扫描电镜、紫外可见漫反射、拉曼和热重/差示扫描量热等表征手段对产物进行表征,并考察掺杂其他稀土金属元素和负载石墨烯、g-C3N4和Q[6]对硼酸钇荧光光源特性的影响。实验结果表明,熔盐法降低了硼酸盐的煅烧温度。熔盐法煅烧温度对硼酸钆的结构、形貌和粒径有影响,当煅烧温度为850℃时,生成的硼酸钆为微晶玻璃。双稀土金属(Nd,Gd)掺杂以及石墨烯、g-C3N4和Q[6]负载对于硼酸钇的发光颜色有调节作用,其中,掺杂钆和钕双稀土元素掺杂以及负载石墨烯对于硼酸钇发光效果调节最为明显,此外,硼酸钇具有良好的热稳定性,可应用于高温蓝色发光荧光粉。与其他方法相比,水热法制备负载石墨烯、g-C3N4和Q[6]的硼酸钇发光效果改变更为明显。
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