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纳米/微米材料的性质与其尺寸、形貌和维度等因素密切相关,因此调节和控制备种纳米/微米材料的形貌、理解晶体生长的过程并揭示其内在的基本原理成为当今化学和材料学领域研究的热点。本文主要利用多种软化学合成方法制备了一系列稀土纳米/微米发光材料,并对其形成机理和光谱特性进行了研究。
以甲醛三聚氰胺树脂(MF)微球和碳球为模板,采用均相沉淀的方法,制备了MF/C@Ln(OH)CO3(Ln=Y Gd,Lu)核壳结构的前驱体,经过煅烧处理,有效去除模板并制备出分散性好、尺寸均一的Ln2O3空心微球。另外,通过常压液相反应在MF微球表面包覆一层YVO4纳米颗粒,从而获得尺寸均一、分散性好、具有核壳结构MF/YVO4微球。
在不使用任何模板剂、表面活性剂和有机溶剂的情况下,通过水热法或常压液相法制备了一系列具有一维结构的稀土氢氧化物Ln(OH)3和氧化物Ln2O3(Ln=La,Gd,Lu)(包括纳米棒、纳米棱柱、纳米线、纳米管等),并详细研究了各种一维材料的生长机理。
采用一种全新的水热转化法,成功合成了一系列不同形态结构的稀土硼酸盐(微米片、饼状和花状结构)、钒酸盐(八面体)和氟化物(纳米线)发光材料,并详细研究了各种纳米/微米材料的生长机理。
另外,在上述制备的基质材料中掺入一定量的激活剂离子,获得了一系列不同种类的稀土发光材料。研究了它们在紫外光、低压电子束或980 nm红外光激发下的发光性质。发现部分发光材料具有优良的发光性能。如Ln2O3:Yb3+/Er3+/Tm3+空心球在980 nm红外光激发下可以发出很强的绿光、红光或黄光,八面体LnVO4:Eu3+(Ln=Y,Lu)样品具有比YVO4:Eu3+商业荧光粉更好的发光强度和色纯度。通过调节Eu3+和’Tb3+的相对掺杂浓度,实现了LnBO3:Eu3+/Tb3+样品的发光颜色从红光→黄光→黄绿光→绿光的可控调节。因此,上述制备的具有不同形态结构的稀土发光材料在照明、显示、光电器件、载药、生物标记等领域有潜在的应用价值。