稀土氟化物微纳米材料制备方法的研究进展

编号本科生毕业论文稀土氟化物上转换发光材料的制备Preparation of Rare Earth-Doped Fluorides on the upconversion ofluminous materials学生姓名郭军军专业化学工程与工艺学号0407113班35号指导教师闫景辉学院化学与环境工程学院2008年06月摘要本文简要的概述了稀土离子掺杂氟化物的上转换发光材料的历史，以及研究现状和发展前景。

采用十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）/第二辛醇/水（或盐溶液）的微乳液体系方法制备出了BaF2:Yb3+,Er3+纳米上转换发光材料。

通过X射线衍射（XRD）确定了所制备样品的结构，并运用谢乐公式计算了样品的粒径，结果表明其粒径均在纳米范围之内，上转换纳米粒子的形貌为球形，粒径大约21 nm。

用荧光光谱仪进行测试，发现BaF2:Yb3+,Er3+纳米微粒在1540nm左右（4I13/2→4I15/2）出现了发射峰。

在常温下用980nm激光器激发样品，样品发出红光和绿光，并讨论了不同Yb3+,Er3+ 配比对上转换发光强度的影响。

关键词：上转换发光纳米氟化物微乳液稀土离子ABSTRACTThis dissertation briefly outlined the rare-earth ion doped fluoride on the history of upconversion of luminous materials, and study the status and development prospects. Use cetyltrimethylammonium bromide (CTAB) /The second octanol/ water (or salt solution) microemulsion system prepared the BaF2: Yb3+, Er3+nano-conversion luminous materials. X-ray diffraction (XRD) determined by the structure of the sample, and use the Debye-Scherrer equation to Calculate the sample size, the results showed that both in its size within the scope of nanotechnology,On the conversion of nanoparticles for spherical shape, size of about 21 nm. By fluorescence spectrometer for testing and found that BaF2: Yb3+, Er3+nanoparticles in the 1540 nm around (4I13/2→ 4I15/2) in the emission peak. At ordinary temperature with 980 nm laser excitation samples, samples sent red and green, and discussed the impact about the different ratio Yb3+, Er3+ to the luminous intensity of upconversion.Key words: Upconversion luminescence; Fluoride nanoparticles; Microemulsions;Rare-earth ions目录摘要 (I)ABSTRACT ................................................................................................................................ I I 目录 . (III)第一章绪论 (1)1.1 引言 (1)1.2 上转换发光材料的概念 (2)1.3 上转换发光材料的发展概述 (3)1.4 掺稀土纳米发光材料 (4)1.4.1 掺稀土纳米发光材料的制备方法 (4)1.4.2 纳米材料的结构测试方法 (5)1.4.3 纳米发光材料的应用 (6)1.4.4 纳米发光材料的发展趋势 (7)1.5 微乳液法制备纳米材料 (7)1.5.1 微乳液法制备纳米材料的特点 (7)1.5.2 微乳液法制备纳米材料的结构和性质 (7)1.5.3 微乳液法制备纳米材料的影响因素 (8)1.6 微乳液法制备纳米材料的机理 (9)1.6.1 微乳液作为纳米反应器的原理 (9)1.6.2纳米材料的形成机理 (10)1.6.3影响微乳法制备纳米粒子粒径的因素 (11)1.7 无机固体氟化物的特性 (11)1.7.1氟化物特殊的化学及物理性质 (12)第二章上转换发光的相关理论 (14)2.1 稀土元素 (14)2.1.1 稀土元素的主要物理化学性质 (14)2.1.2 稀土离子的能级 (16)2.1.3 稀土离子的f-f跃迁,f-d跃迁和电荷迁移带 (17)2.2 稀土离子的光谱性质 (18)2.2.1 电子跃迁过程 (18)2.3 稀土离子的上转换发光 (20)2.3.1 上转换发光机理 (20)2.3.2 上转换发光效率 (23)2.3.3 上转换发光研究中存在的问题 (24)2.3.4 上转换发光材料的展望 (24)2.4 敏化发光 (25)2.5 研究目的、内容、所用仪器及表征手段 (25)2.5.1 研究目的 (25)2.5.2 研究内容 (26)2.5.3 实验所用仪器 (26)2.5.4 表征手段 (26)第三章掺Yb,Er纳米氟化物的制备与上转换研究 (27)3.1 微乳液法制备BaF:Yb3+,Er3+ (27)23.1.1 化学试剂 (27)3.1.2 微乳液法制备BaF:Yb3+,Er3+纳米粒子 (27)2:Yb3+,Er3+稀土掺杂纳米氟化物的表征 (28)3.2 BaF2:Yb3+,Er3+纳米粒子的表征 (28)3.2.1 BaF2第四章结论 (33)致谢 (34)参考文献 (35)第一章绪论1.1 引言"纳米"是一个很小的长度计量单位，1纳米等于十亿分之一米，纳米的尺度比原子尺寸略大（约为十几个原子排列起来那么大），大约相当于一根头发丝直径的百万分之一。

稀土离子掺杂氟化物激光晶体研究进展
赵呈春;张沛雄;李善明;房倩楠;徐民;陈振强;杭寅
【期刊名称】《人工晶体学报》
【年(卷),期】2022(51)9
【摘要】稀土离子掺杂氟化物晶体具有宽透光波段高透过率、低声子能量、长荧光寿命、负热光系数等优良特性,可以产生从紫外到中红外波段激光,是一类重要的激光增益介质。

本文综述了本团队在稀土离子掺杂LiLuF_(4)、LiYF_(4)、
BaY_(2)F_(8)、LaF_(3)、PbF_(2)、CeF_(3)等氟化物晶体生长、光学和激光性能等方面的研究进展,总结了稀土离子共掺敏化、退激活、能级耦合调控以及多离子发光等方面的研究工作,展望了稀土离子掺杂氟化物激光晶体的研究发展趋势。

【总页数】15页(P1573-1587)
【作者】赵呈春;张沛雄;李善明;房倩楠;徐民;陈振强;杭寅
【作者单位】中国科学院上海光学精密机械研究所;暨南大学理工学院光电工程系【正文语种】中文
【中图分类】O734
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稀土氟化物的制备及应用稀土氟化物是一类由稀土元素和氟化物组成的化合物，具有重要的应用价值，如在光学、电子、能源、材料等领域中有广泛的应用。

因此，稀土氟化物的制备和应用一直是研究的热点和难点。

一、稀土氟化物的制备方法稀土氟化物的制备方法主要有溶液法、水热法、气相沉积法等多种方法。

1. 溶液法溶液法是一种常用的稀土氟化物制备方法，其原理是将稀土金属氧化物或碳酸盐等化合物在氟化氢水溶液中水解或氟化，在控制恒定条件下形成稀土氟化物。

2. 水热法水热法也是一种常用的稀土氟化物制备方法，其原理是将稀土金属离子和氟化物离子混合在水热条件下加热处理，形成稀土氟化物。

3. 气相沉积法气相沉积法是一种稀土氟化物制备方法，其原理是将稀土金属离子和氟化氢气体混合，将混合气体通过高温反应室，反应生成稀土氟化物。

二、稀土氟化物的应用领域稀土氟化物在光学、电子、能源、材料等领域中有着广泛的应用。

1. 光学领域稀土氟化物具有较高的折射率和透过性，可以用于镜片、光学仪器等的制造，在光学领域有着极其重要的应用。

2. 电子领域稀土氟化物具有优异的电磁性质，可用于制造电子元器件。

如氟化镝、氟化钆等可制成薄膜电容器和电感器等。

3. 能源领域稀土氟化物在制造高能量密度电池和超级电容器等方面具有很大的优势，可提高电池的性能和循环寿命。

4. 材料领域稀土氟化物可用于制备光学陶瓷、氟化钕钇铁磁体、稀土氟化物纤维等材料，这些材料在高温、高压、高强度等环境下具有很好的性能。

三、稀土氟化物的未来发展稀土氟化物在光电子、能源、材料等领域中有着广泛的应用，具有巨大的发展潜力。

随着科学技术的不断进步，稀土氟化物的制备技术和应用领域也会不断扩大和深化，未来的发展前景不可限量。

但目前我国对于稀土氟化物的生产和研发还较为落后，需加强技术研发和产业化推广，提高产品质量和技术水平，大力发展稀土氟化物产业，满足国内外市场的需求，推动我国以高质量的稀土氟化物产品实现跨越式发展。

稀土上转换发光氟硅酸盐微晶玻璃研究进展
卢小送;王慈;高志刚;任晶
【期刊名称】《发光学报》
【年(卷),期】2022(43)11
【摘要】稀土上转换发光氟硅微晶玻璃是指稀土掺杂氟化物纳米晶与硅酸盐玻璃复合的发光材料,结合了氟化物晶体发光效率高与硅酸盐玻璃易加工和稳定性高的优势,在固体激光器、固态照明、光学编码防伪、光学测温等领域具有重要的应用前景,是无机发光材料中的研究热点。

本文从含二元和三元氟化物纳米晶氟硅微晶玻璃上转换发光性能和应用研究两方面入手,介绍了该类材料的发展历程和研究现状,对比了不同组分、不同掺杂模式、不同晶体结构纳米晶上转换发光性能的差异,指出了目前研究中存在的问题,并对未来发展前景进行了展望。

希望本文能为今后稀土上转换发光氟硅微晶玻璃的研究提供一定的实验参考。

【总页数】21页(P1758-1778)
【作者】卢小送;王慈;高志刚;任晶
【作者单位】江苏师范大学物理与电子工程学院;哈尔滨工程大学物理与光电工程学院;泰山学院物理与电子工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TQ171.71;TB332
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《微山稀土精矿高效分离提取稀土、钙及氟资源的研究》篇一一、引言稀土元素因其独特的物理和化学性质，在高新技术产业中扮演着至关重要的角色。

中国作为稀土资源大国，其稀土矿藏的开采与利用对于国家经济发展具有重要意义。

微山稀土精矿作为我国重要的稀土资源之一，其高效分离提取稀土、钙及氟资源的研究，对于提高资源利用效率、保护环境、促进可持续发展具有重要意义。

二、微山稀土精矿的特性和分离提取的意义微山稀土精矿是一种富含稀土元素、钙元素和氟资源的矿石。

其中，稀土元素包括轻稀土和重稀土，具有广泛的应用价值。

钙元素是人体和动物体内必需的微量元素，具有促进骨骼发育、维持生理功能等重要作用。

氟资源则可用于制备氟化物、制冷剂等。

因此，对微山稀土精矿进行高效分离提取，可以更好地利用这些资源，推动相关产业的发展。

三、研究内容与方法本研究采用先进的化学分离技术和设备，对微山稀土精矿进行高效分离提取。

具体研究内容包括：1. 对微山稀土精矿进行化学成分分析和物理性质测定，了解矿石的组成和性质。

2. 采用合适的化学方法将稀土、钙、氟等元素从矿石中分离出来。

3. 对分离出的元素进行纯化和提纯，提高其纯度和回收率。

4. 对整个分离提取过程进行优化，提高效率，降低能耗和环境污染。

四、研究结果与分析1. 化学成分分析表明，微山稀土精矿中稀土、钙、氟等元素的含量较高，具有较高的开发利用价值。

2. 通过采用合适的化学方法和设备，成功地将稀土、钙、氟等元素从矿石中分离出来，并进行了纯化和提纯。

3. 经过优化后的分离提取过程，提高了效率，降低了能耗和环境污染。

其中，采用的新型分离剂和设备在分离提取过程中表现出色，为进一步推广应用提供了可能。

4. 对分离出的稀土、钙、氟等元素进行了定量分析，发现其纯度和回收率均达到了预期目标，为进一步应用提供了可靠的原料。

五、讨论与展望本研究成功地对微山稀土精矿进行了高效分离提取，为稀土、钙、氟等元素的开发利用提供了新的思路和方法。

《NaScF4_Yb,Er上转换纳米材料的制备及发光性能研究》篇一NaScF4_Yb,Er上转换纳米材料的制备及发光性能研究一、引言近年来，上转换纳米材料因其独特的发光性能和广泛的应用前景，在生物成像、光电器件、医疗诊断和治疗等领域受到广泛关注。

其中，NaScF4基质掺杂稀土离子如Yb3+和Er3+等上转换纳米材料，具有较高的上转换效率和发光性能。

因此，本论文对NaScF4:Yb,Er上转换纳米材料的制备工艺及其发光性能进行了深入研究。

二、材料制备1. 材料选择与准备本实验选择NaScF4作为基质材料，掺杂Yb3+和Er3+离子以增强其上转换发光性能。

此外，还需要使用适量的氟化物、稀土氧化物等原料。

2. 制备方法采用高温固相法结合溶胶-凝胶法，制备NaScF4:Yb,Er上转换纳米材料。

具体步骤包括：将原料按一定比例混合、研磨、高温烧结、冷却等过程。

在溶胶-凝胶过程中，通过控制溶液的pH 值、反应温度和时间等参数，得到均匀的纳米颗粒。

三、发光性能研究1. 发光光谱分析采用荧光光谱仪对制备的NaScF4:Yb,Er上转换纳米材料进行发光光谱分析。

通过改变激发光的波长和强度，观察样品的发射光谱变化，分析其发光性能。

2. 上转换效率计算根据发光光谱数据，计算上转换纳米材料的上转换效率。

上转换效率是指单位时间内单位体积内样品发出的光子数与吸收的光子数之比。

通过比较不同条件下样品的上转换效率，分析其发光性能的优劣。

3. 影响因素分析分析制备过程中各因素对NaScF4:Yb,Er上转换纳米材料发光性能的影响。

包括掺杂浓度、烧结温度、反应时间等。

通过对比实验，找出最佳制备工艺条件。

四、结果与讨论1. 发光光谱结果通过荧光光谱仪测得NaScF4:Yb,Er上转换纳米材料的发光光谱。

结果表明，样品具有明显的上转换发光性能，且发射光谱与Yb3+和Er3+的能级跃迁相对应。

此外，样品的发光强度和颜色随激发光波长和强度的变化而变化。

稀土掺杂纳米发光材料的研究开展XX：王林旭学号：5400110349 班级：经济107摘要：本文先介绍了关于稀土纳米发光材料的有关根本概念及根本用途，让读者有个根本认识。

文章重点对稀土氟化物纳米颗粒的上转换光学性能以及稀土磷酸盐纳米发光材料的研究进展方面做个简单的介绍关键词：稀土发光材料稀土磷酸盐纳米发光材料1．引言：短短半个学期的选修课学习，自己对纳米材料有了一定的了解，这篇论文的选题是“稀土掺杂纳米发光材料的研究开展〞，查阅跟搜索了相关资料后，主要从稀土氟化物纳米颗粒的上转换光学性能以及稀土磷酸盐纳米发光材料的研究进展方面给以论述。

首先，先来了解几个根本概念。

1.1什么是稀土元素？稀土元素包括钪、钇和５７到７１的镧系元素共１７种元素。

它们在自然界中共同存在，性质非常相似。

由于这些元素发现的比较晚又难以别离出高纯状态，最初得到的是元素的氧化物，它们的外观似土，所以称它们为稀土元素。

稀土元素的电子组态是［Ｘｅ］４ｆＤＩ１５ｓ２５￣ｓａｏ～６ｓ２。

镧系元素离子的吸收光谱或激发光谱，来源于组态内的电子跃迁，即ｆ—ｆ跃迁；组态间的能级跃迁，即４ｆ一５ｄ，４ｆ一６ｓ，４ｆ一６ｐ等跃迁：还有电荷迁移跃迁，即配体离子的电子向离子的跃迁，从高能级向低能级的跃迁就产生相应的发射光谱。

由于稀土的这些特性，所以它可以做发光材料。

发光材料包括半导体发光材料和稀土化合物发光材料两大类…１。

稀土荧光材料以应用铕、铽、钆、钇等高纯中稀土为主要特色２。

纳米稀土发光材料是指基质粒子尺寸在１—１ｏｏ哪的发光材料l３。

纳米粒子本身具有量子尺寸效应、小尺寸效应、外表效应和宏观量子隧道效应等。

受这些构造特性的影响，纳米稀土发光材料表现出许多奇特的物理和化学特性，从而影响其中掺杂的激活离子的发光和动力学性质，如光吸收、激发态寿命，能量传递，发光量子效应和浓度猝灭等性质。

在各种类型激发作用下能产生光发射的材料。

1.2什么是发光材料？在各种类型激发作用下能产生光发射的材料。