本文關(guān)鍵詞：用于光譜調(diào)制堿金屬鈮酸鹽微納材料的設(shè)計(jì)與合成，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：納米材料由于具有量子尺寸效應(yīng)、表面界面效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)和宏觀量子隧道效應(yīng)等優(yōu)異的性能,因而表現(xiàn)出諸多異于傳統(tǒng)體相材料的特點(diǎn),如特殊的電學(xué)、光學(xué)、磁學(xué)性質(zhì),在光學(xué)材料、電子材料、磁性材料、催化材料等方面具有廣闊的應(yīng)用前景。在眾多材料中,由于堿金屬鈮酸鹽XNb O3(X=Li,Na,K)是一類優(yōu)異的多功能材料,具有良好的鐵電、壓電、光電、光催化、非線性光學(xué)性能,同時(shí)還具有光折變效應(yīng)、低毒和化學(xué)穩(wěn)定性等特點(diǎn),因此,在高新科技領(lǐng)域中具有廣泛的用途。同時(shí),稀土元素(Re)具有豐富的能級(jí)結(jié)構(gòu)和特殊的電子層結(jié)構(gòu)而表現(xiàn)出一些優(yōu)異的特性。因此,本論文致力于研究用于光譜調(diào)制堿金屬鈮酸鹽微納米材料的設(shè)計(jì)與合成。具體的研究內(nèi)容和研究成果如下:(1)采用液相離子交換技術(shù)制備了XNb O3(X=Li,Na,K)微納米晶體。首先,通過水熱法制備了前軀體KNb O3納米顆粒,探討了前軀體在XOH(X=Li,Na,K)溶液中的化學(xué)活性,發(fā)現(xiàn)所得前軀體KNb O3納米顆粒是KNb O3的一種新相,在Na OH溶液中具有較高反應(yīng)活性。其次,探討了反應(yīng)條件(表面活性劑、反應(yīng)介質(zhì))對(duì)Li Nb O3和Na Nb O3晶體結(jié)構(gòu)及形貌的影響,發(fā)現(xiàn)表面活性劑和反應(yīng)介質(zhì)對(duì)Na Nb O3微納米晶的相型、尺寸和形貌的影響最為顯著,并對(duì)Na Nb O3微納米晶的生長機(jī)理做了詳細(xì)分析。再次,研究了Na Nb O3微納米晶的光學(xué)性質(zhì)及Na Nb O3:Eu3+納米晶的發(fā)光性質(zhì),發(fā)現(xiàn)Na Nb O3微納米晶具有很強(qiáng)的SHG響應(yīng),其SHG強(qiáng)度與體積大小相一致;此外,Na Nb O3:Eu3+納米晶具有很強(qiáng)的紅光發(fā)射。(2)研究了不同形貌和尺寸的單顆六方相Na Nb O3微納米晶的光學(xué)SHG性質(zhì)。通過功率依賴測試,發(fā)現(xiàn)各單顆六方相粒子的SHG均呈現(xiàn)與入射光功率的二次依賴關(guān)系,為二階非線性過程。計(jì)算了各單顆六方相Na Nb O3微納米晶的SHG平均強(qiáng)度,發(fā)現(xiàn)相同晶型的晶體呈現(xiàn)相似的光學(xué)SHG響應(yīng),與形貌無關(guān),而與材料的二階非線性極化率有關(guān)。研究了各單顆六方相Na Nb O3微納米晶的SHG偏振依賴關(guān)系,發(fā)現(xiàn)形貌和尺寸對(duì)SHG的偏振特性沒有明顯的影響,由此還確立了各微納米晶的取向。(3)采用溶膠-凝膠法制備了一系列Na Nb O3:Ln3+(Ln=Eu,Dy,Sm,Er/Yb)納米發(fā)光材料,對(duì)它們的晶相和形貌進(jìn)行了測試,發(fā)現(xiàn)少量Ln3+離子的摻入對(duì)Na Nb O3的晶型沒有明顯的影響,其形貌為~45 nm的立方納米顆粒。研究了外部脈沖強(qiáng)磁場對(duì)Na Nb O3:Ln3+(Ln=Eu,Dy,Sm,Er/Yb)納米晶的熒光性質(zhì)的影響,并探討了產(chǎn)生磁光相互作用可能存在的原因和機(jī)理。對(duì)于Na Nb O3:Eu3+納米晶,其5D0→7F2和5D0→7F4躍遷的熒光積分強(qiáng)度隨磁場強(qiáng)度增加而降低,且峰位同時(shí)發(fā)生藍(lán)移和紅移,而外部磁場對(duì)Eu3+:5D0→7F1和5D0→7F3躍遷沒有明顯的影響,其主要原因是高磁場下引起的塞曼效應(yīng),改變了Eu3+離子周圍晶體位置的對(duì)稱性,而Eu3+:5D0→7FJ(J=1-4)躍遷對(duì)對(duì)稱性變化的敏感程度不同導(dǎo)致的。對(duì)于Na Nb O3:Dy3+/Sm3+納米晶,Dy3+:4S3/2→4I15/2,4F9/2→4I15/2和Sm3+:4G5/2→6H5/2,4G5/2→6H7/2和4G5/2→6H9/2等躍遷的發(fā)光積分強(qiáng)度隨磁場強(qiáng)度的增加而減小,發(fā)光帶發(fā)生位移及發(fā)光峰發(fā)生簡并,并隨著磁場強(qiáng)度的增加,位移增大,簡并度越大,這是因?yàn)樵诖艌鲎饔孟氯芗?jí)躍遷能量的強(qiáng)重疊,增加了能級(jí)間的非輻射馳豫所致。對(duì)于磁場誘導(dǎo)Na Nb O3:Er3+,Yb3+納米晶上轉(zhuǎn)換發(fā)光,Yb3+離子作為Er3+離子的敏化劑,Er3+離子4S3/2→4I15/2和4F9/2→4I15/2躍遷的發(fā)射譜帶的發(fā)光積分強(qiáng)度隨磁場強(qiáng)度的增加先增強(qiáng)后減弱,這一現(xiàn)象歸因于晶體場中磁場誘導(dǎo)軌道自旋耦合的“混合”效應(yīng)所致。(4)采用高溫固相法制備了Na Nb O3:Pr3+紅色長余輝發(fā)光材料,研究了Na Nb O3:Pr3+發(fā)光材料的熒光性質(zhì)和余輝性質(zhì),發(fā)現(xiàn)其余輝性能源于Pr3+離子的1D2→3H4躍遷;研究了Pr3+離子摻雜量對(duì)樣品余輝性能的影響,發(fā)現(xiàn)Pr3+離子摻雜量為4%時(shí)其余輝性能最好;分析了其余輝機(jī)理:電子是主要的電荷載體。
【關(guān)鍵詞】：微納材料 堿金屬鈮酸鹽 光譜調(diào)制 二次諧波產(chǎn)生 稀土
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TB383.1
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-14
• 第一章 緒論14-48
• 1.1 納米材料的概述[1-3]14-34
• 1.1.1 納米材料的定義14
• 1.1.2 納米材料的發(fā)展歷程[5-9]14-17
• 1.1.3 納米材料的分類17-20
• 1.1.4 納米材料的效應(yīng)20-24
• 1.1.5 納米材料的特性24-25
• 1.1.6 納米材料的制備方法25-34
• 1.1.7 納米材料的應(yīng)用前景34
• 1.2 堿金屬鈮酸鹽XNbO_3 (X = Li, Na, K)的結(jié)構(gòu)、主要性質(zhì)及應(yīng)用34-42
• 1.2.1 LiNbO_3的結(jié)構(gòu)、主要性質(zhì)及應(yīng)用36-38
• 1.2.2 KNbO_3的結(jié)構(gòu)、主要性質(zhì)及應(yīng)用38-40
• 1.2.3 NaNbO_3的結(jié)構(gòu)、主要性質(zhì)及應(yīng)用40-42
• 1.3 微納結(jié)構(gòu)堿金屬鈮酸鹽的研究進(jìn)展42-44
• 1.4 光譜調(diào)制44-46
• 1.4.1 上轉(zhuǎn)換(Up-conversion)44-45
• 1.4.2 下轉(zhuǎn)換(Down-conversion)45
• 1.4.3 光致發(fā)光(Photoluminescence)45-46
• 1.5 本論文的研究意義及主要內(nèi)容46-48
• 第二章 樣品的制備及測試表征技術(shù)48-59
• 2.1 實(shí)驗(yàn)藥品及來源48-49
• 2.2 主要儀器設(shè)備49-50
• 2.3 樣品的制備方法50
• 2.4 主要表征手段及相應(yīng)的儀器設(shè)備50-58
• 2.4.1 X-射線分析裝置50-52
• 2.4.2 成像52-54
• 2.4.3 光致發(fā)光譜54-55
• 2.4.4 光學(xué)SHG測試系統(tǒng)55-56
• 2.4.5 磁場調(diào)控誘導(dǎo)發(fā)光測試系統(tǒng)56-57
• 2.4.6 長余輝發(fā)光譜及余輝衰減曲線57
• 2.4.7 熱釋光譜57-58
• 2.5 本章小結(jié)58-59
• 第三章 XNbO_3 (X = Li, Na, K)微納材料的可控合成及光學(xué)性質(zhì)研究59-79
• 3.1 引言59-60
• 3.2 實(shí)驗(yàn)與測試部分60-64
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)部分60-63
• 3.2.2 測試部分63-64
• 3.3 結(jié)果與討論64-78
• 3.3.1 前軀體KNbO_3納米粒子64-66
• 3.3.2 KNbO_3納米晶的結(jié)構(gòu)及微觀形貌66-67
• 3.3.3 LiNbO_3納米晶的結(jié)構(gòu)及微觀形貌67-69
• 3.3.4 NaNbO_3納米晶的結(jié)構(gòu)及微觀形貌69-78
• 3.4 本章小結(jié)78-79
• 第四章 單顆六方相NaNbO_3微納晶體的光學(xué)SHG性能的研究79-88
• 4.1 引言79-80
• 4.2 實(shí)驗(yàn)與測試部分80-82
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)部分80
• 4.2.2 測試部分80-82
• 4.3 結(jié)果與討論82-87
• 4.3.1 單顆六方相NaNbO_3微納米晶體的光學(xué)SHG性質(zhì)82-83
• 4.3.2 單顆六方相NaNbO_3微納米晶體的功率依賴測試83-84
• 4.3.3 單顆六方相NaNbO_3微納米晶體的偏振依賴測試84-87
• 4.4 本章小結(jié)87-88
• 第五章 稀土摻雜NaNbO_3納米晶的制備及磁場誘導(dǎo)發(fā)光演變理論模型的建立88-118
• 5.1 引言88-89
• 5.2 實(shí)驗(yàn)與測試部分89-92
• 5.2.1 實(shí)驗(yàn)部分89-90
• 5.2.2 測試部分90-92
• 5.3 結(jié)果與討論92-116
• 5.3.1 NaNbO_3納米晶的制備92-93
• 5.3.2 磁場調(diào)控NaNbO_3:Eu~(3+)納米晶的發(fā)光性能93-100
• 5.3.3 磁場調(diào)控NaNbO_3:Dy~(3+)/Sm~(3+)納米晶的發(fā)光性能100-110
• 5.3.4 磁場調(diào)控NaNbO_3:Er~(3+),Yb~(3+)納米晶的上轉(zhuǎn)換發(fā)光性能110-116
• 5.4 本章小結(jié)116-118
• 第六章 NaNbO_3:Pr~(3+)紅色長余輝發(fā)光材料的制備及性能研究118-126
• 6.1 引言118-119
• 6.2 實(shí)驗(yàn)與測試部分119
• 6.2.1 實(shí)驗(yàn)部分119
• 6.2.2 測試部分119
• 6.3 結(jié)果與討論119-125
• 6.3.1 物相及結(jié)構(gòu)分析119-120
• 6.3.2 熒光性質(zhì)120-121
• 6.3.3 余輝性質(zhì)121-122
• 6.3.4 余輝衰減曲線122-123
• 6.3.5 熱釋光譜分析123-125
• 6.3.6 余輝機(jī)理分析125
• 6.4 本章小結(jié)125-126
• 第七章 結(jié)論與展望126-129
• 7.1 結(jié)論126-128
• 7.2 展望128-129
• 參考文獻(xiàn)129-149
• 附錄149-154
• 附錄1 公式(4-2)的推導(dǎo)149-151
• 附錄2 磁場對(duì)稀土(Re)離子能級(jí)的影響151-153
• 附錄3 資助本論文的項(xiàng)目153-154
• 攻讀博士學(xué)位期間取得的研究成果154-156
• 致謝156-157
• 附件157

【參考文獻(xiàn)】

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 李中田;不同組成稀土摻雜納米氟化物的光譜性質(zhì)研究[D];長春理工大學(xué);2007年

  本文關(guān)鍵詞：用于光譜調(diào)制堿金屬鈮酸鹽微納材料的設(shè)計(jì)與合成，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：350233