1、本文以SiO2、TiO2為基質(zhì)，以稀土Eu、Dy、Tb為激活劑，采用溶膠-凝膠技術(shù)制備了一系列稀土單摻、共摻雜的干凝膠發(fā)光材料及發(fā)光薄膜。利用XRD、XPS、AFM、FT-IR、TGA-DSC、UV-vis和PLE、PL光譜等現(xiàn)代分析技術(shù)，對發(fā)光材料的特性進行了表征，研究了材料的發(fā)光性質(zhì)與影響因素及發(fā)光機理。旨在探尋制備實用、價廉、性能良好的高效新型熒光材料。 1.研究了硼離子、退火溫度對Eu3+發(fā)光性能的影響。發(fā)光體能產(chǎn)生很強

2、的紅色發(fā)光，有6條譜帶，分別歸屬于Eu3+的5D0→7FJ(J=0，1，2，3，4)的電子躍遷，5D0→7F1的躍遷分裂為兩個峰，并以Eu3+的5D0→7F2(618nm)超靈敏躍遷為最強一組，證明制備的Eu摻雜SiO2體系中Eu3+格位處于非對稱中心場；加入B離子，在材料中形成了Si-O-B鍵，使Eu3+配位環(huán)境的對稱性降低，加強了Eu3+的紅光發(fā)射，隨著硼酸加入量增加(H3BO3：TEOS=(0.1～0.8)：1)Eu3+的發(fā)光增強

3、；650℃為最佳退火溫度，退火溫度主要影響Eu3+的發(fā)光強度和各躍遷的分裂程度，對主峰位置影響不大。 在空氣氣氛熱處理條件下沒有任何前驅(qū)過程，成功制備了Eu2+離子摻雜SiO2為基質(zhì)主體的干凝膠發(fā)光材料，研究了SiO2基質(zhì)中Eu2+的發(fā)光特性及其發(fā)光機理。850℃退火樣品在370nm～550nm范圍有很強的Eu2+藍(lán)光寬帶發(fā)射，SA基質(zhì)樣品發(fā)射中心在437nm，而SAB基質(zhì)樣品發(fā)射中心藍(lán)移到423nm，SA基質(zhì)樣品的發(fā)光強度幾乎

4、是SAB基質(zhì)強度的4倍。發(fā)現(xiàn)只有在摻Al基質(zhì)樣品中才有Eu2+的藍(lán)光發(fā)射，Eu最佳摻雜濃度為0.2％，基質(zhì)成分最佳配比為TEOS：EtOH：H2O=1∶2∶4。 2.首次發(fā)現(xiàn)了Dy單摻SiO2基質(zhì)中Dy3+離子的上轉(zhuǎn)換發(fā)射光譜，認(rèn)為在485nm和589nm附近藍(lán)/黃熒光上轉(zhuǎn)換發(fā)光過程是步進雙光子吸收的激發(fā)態(tài)吸收(ESA)。Eu，Dy共摻樣品Eu2+的發(fā)射強度比Eu單摻樣品增強90％多，首次提出了與以往不同的Eu2+發(fā)光增強機理，

5、認(rèn)為Eu2+發(fā)光增強是由于Dy3+→Eu2+的能量傳遞，根據(jù)能量傳遞理論論證了其機理可能為多極子相互作用的共振傳遞，給出了能量傳遞的可能途徑模型。 系統(tǒng)研究了退火溫度、退火時間、摻雜濃度、干燥氣氛、基質(zhì)成分等條件對 Eu，Dy共摻SiO2基質(zhì)中Eu2+離子發(fā)光性質(zhì)的影響，并探討了發(fā)光機理。700℃退火樣品開始出現(xiàn)藍(lán)光，900℃藍(lán)光最強，Dy3+最佳摻雜濃度為0.1mol％，退火最佳保溫時間為2h；真空干燥樣品在較低溫度下

6、Eu3+更容易還原成Eu2+，TGA-DSC分析表明真空氣氛干燥樣品形成穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的溫度低于空氣氣氛干燥樣品；四種基質(zhì)干凝膠850℃退火樣品的光譜只有SA、SAB基質(zhì)中有藍(lán)光發(fā)射，且SAB基質(zhì)中的藍(lán)光強于SA基質(zhì)。 3.Tb單摻SA基質(zhì)中Tb3+離子有位于543nm處特別強的5D4→7F5躍遷綠光發(fā)射，這是SA基質(zhì)向Tb3+離子能量轉(zhuǎn)移的結(jié)果；隨著退火溫度的升高發(fā)光強度大幅度增強、543nm處5D4→7F5的Stark分裂加強

7、；低溫(500～700℃)退火樣品中沒有觀察到Tb3+的5D3→7FJ(J=4，5，6)躍遷的藍(lán)光發(fā)射，歸因于5D3→5D4和7F0→7F6之間的交叉馳豫造成了5D3發(fā)射猝滅。Eu、Tb共摻SAB基質(zhì)低溫退火樣品光譜中同時觀察到Eu3+和Tb3+的發(fā)射，隨著Tb3+濃度的增加，Eu3+的發(fā)射明顯增強，Eu、Tb共摻樣品發(fā)光強度是Eu單摻樣品的4倍多，歸因于Tb3+→Eu3+離子的能量傳遞作用。 首次成功制備了Eu、Tb共摻雜SA

8、B基質(zhì)三基色熒光材料，發(fā)現(xiàn)并研究了SAB基質(zhì)中存在Tb3+→Eu3+的電子轉(zhuǎn)移過程。850℃退火樣品的發(fā)射光譜在618nm、543nm、350～500nm處同時出現(xiàn)了強的紅、綠、藍(lán)三色發(fā)射，表明在SAB基質(zhì)中，Eu3+、Eu2+和Tb3+三種離子共同存在，與Eu單摻樣品的發(fā)射光譜比較，共摻樣品Eu2+藍(lán)色發(fā)光強度顯著增強。根據(jù)電子轉(zhuǎn)移理論分析，藍(lán)色發(fā)射增強的主要原因是，SAB基質(zhì)中Eu3+和Tb3+之間可能發(fā)生電子轉(zhuǎn)移，Eu3+(4f6

9、)得到一個電子變?yōu)镋u2+。Tb的最佳摻雜濃度為0.2％。 4.系統(tǒng)地研究了溶膠凝膠TiO2納米粒子的光致發(fā)光性質(zhì)，發(fā)現(xiàn)了常溫下很難觀察到的420nm處自由激子發(fā)光。同時，納米二氧化鈦在波長為453nm、324nm、439nm、515nm、474nm、500nm和624nm有強發(fā)光帶，歸因于自由激子發(fā)光、束縛激子發(fā)光以及缺陷能級和表面態(tài)引起的發(fā)光。退火溫度在250℃～600℃發(fā)光隨溫度的升高強度增加，750℃出現(xiàn)熒光猝滅。

10、 選用TiO2，TiO2-Al2O3和TiO2-B2O3為基質(zhì)，制備了Eu摻雜TiO2納米粒子，研究了退火溫度、基質(zhì)環(huán)境對其發(fā)光性質(zhì)的影響。三種基質(zhì)中Eu3+均處于偏離反演中心的格位，摻B基質(zhì)中只有很強的618nm處發(fā)射峰，基質(zhì)不同光強最大處對應(yīng)的退火溫度不同，Al3+離子和B離子對Eu摻雜TiO2納米粒子發(fā)光有加強作用。 5.制備了Eu單摻TiO2紅光發(fā)光薄膜，AFM顯示，薄膜厚度均勻，表面平整致密，無開裂，晶粒尺寸均勻。薄

11、膜在608nm處發(fā)射Eu3+強紅光，發(fā)光強度隨著薄膜層數(shù)的增加而增強，第10層出現(xiàn)了熒光猝滅，600℃是最佳退火溫度。制備了Eu單摻SiO2基質(zhì)紅光發(fā)光薄膜，研究了膜層數(shù)、Eu摻雜濃度、制膜工藝等條件對薄膜發(fā)光性質(zhì)的影響。在615nm處出現(xiàn)了Eu3+的5D0→7F2強躍遷發(fā)射，Eu摻雜濃度0.2％～1.4％范圍內(nèi)，隨濃度的增加發(fā)光增強，沒有出現(xiàn)濃度淬滅現(xiàn)象。制備了Eu、Dy共摻雜SiO2基質(zhì)藍(lán)光發(fā)光薄膜，發(fā)射光譜在436nm處有較強的藍(lán)