【正文】 、李紅英主編 .稀土功能材料 .北京 .化學(xué)工業(yè)出版社 .2021 ?？梢姽夂图t外光區(qū)域的發(fā)射主要來源于 4fN組態(tài)內(nèi)的躍遷，而紫外光區(qū)域的發(fā)射主要來源于 4fN組態(tài)和其他組態(tài)之間的躍遷。從這些數(shù)據(jù)可以看到稀土離子的能級和譜線比普通的離子豐富很多，正是這一特點，稀土離子可以吸收和發(fā)射各種不同波段的光，也形成了各種不同的光譜。 +3 價鑭系離子的 4fN組態(tài)上共有 1639 個能級，能級之間可能的躍遷數(shù)目高達(dá) 199177 個，例如， +3 價鐠離子的能級 約為 3000 多個，+3 價離子釓的能級有 36000 多個。通過光譜分析發(fā)現(xiàn)，在 255nm 的紫外光激發(fā)下， O3樣品的發(fā)射峰很強(qiáng)，基線很平坦，在 612nm和 635nm處有兩個很強(qiáng)的發(fā)射峰。在 所制得的樣品為立方相的 Gd2O3摻雜不同濃度的 Pr，研究了 Pr： Gd2O3樣品 的發(fā)光性能，并探討了影響 Pr： Gd2O3樣品 發(fā)光性能的因素。但和 O3相比， O3在 488nm 的紫光的激發(fā)下，基線沒有 O3 樣品在相同激發(fā)波長下的發(fā)射光譜平，說明 O3樣品的發(fā)光性能沒有 O3樣品的發(fā)光性能好。 相比 ， O3樣品的發(fā)射峰在 612nm處的發(fā)峰很強(qiáng)，而且旁邊有幾個小峰。 波長 (nm) 光密度(au) 22 圖 317 O3樣品在 255nm 的激發(fā)光下檢測的發(fā)射光譜 圖 317 是在 255nm 的激發(fā)光下，獲得的發(fā)射光譜，從圖中可以看出，圖譜基線 很 平整，峰形很好，說明 255nm 是比較理想的激發(fā)波長。說明 O3的樣品在同樣的燒結(jié)溫度下比 的發(fā)光性能好。 圖 315 圖 311 O3樣品在 394nm 的激發(fā)光下檢測的發(fā)射光譜 波長 (nm) 波長 (nm) 光密度(au) 光密度(au) 21 圖 315 是在 394nm 的激發(fā)光下，獲得的發(fā)射光譜，從圖中可以看出，這些譜線非常亂，而且強(qiáng)度非常小，說明在 394nm 的激發(fā)光激發(fā)下，樣品幾乎不發(fā)光，這一原因在于，與激發(fā)光的波長相對應(yīng)的光子能量和樣品中電子躍遷相應(yīng)能級的能量不符，這樣， 394nm的激發(fā)光光子沒有被樣品吸收，電子不會躍遷，沒有電子躍遷到高能級上，也就沒有高能級的電子躍遷回到低能級，因此沒有光子釋放，在發(fā)射光譜中檢測不到發(fā)射峰。由圖可以看出，激發(fā)光譜中從 255nm到 550nm都沒有相應(yīng)的激發(fā)峰，可以判斷出在這些光的激發(fā)下，這一樣品的發(fā)光性能不強(qiáng)。 在 700℃ 下煅燒之后的 O3的發(fā)光性能 圖 314 O3的激發(fā)光譜 圖 314 是 O3樣品在 700℃ 的高溫下退火過后測得的激發(fā)光譜。 相比 ， O3樣品的發(fā)射峰在 612nm處的發(fā)峰很強(qiáng)，而且旁波長 (nm) 波長 (nm) 光密度(au) 光密度(au) 20 邊有幾個小峰。 圖 313 O3樣品在 255nm 的激發(fā)光下檢測的發(fā)射光譜 圖 313 是在 255nm的激發(fā)光下，獲得的發(fā)射光譜，從圖中可 以看出，圖譜基線 很 平整，峰形很好，說明 255nm 是比較理想的激發(fā)波長。 波長 (nm) 光密度(au) 19 圖 312 O3樣品在 488nm的激發(fā)光下檢測的發(fā)射光譜 圖 312 是 488nm 的激發(fā)光下，獲得的發(fā)射光譜，從圖 中可以看出，這些譜線比圖 33 中 394nm 的激發(fā)光激發(fā)的發(fā)射光譜要好很多，在圖 312 當(dāng)中有明顯的發(fā)射峰出現(xiàn)， 且最強(qiáng)峰已經(jīng)出現(xiàn)，相比 ， O3樣品的發(fā)射峰在 635nm處峰很強(qiáng)，而且旁邊有幾個小峰。但從譜圖中可以看出， 255nm 波長的峰很強(qiáng)，由于測量范圍有限，只能測量到 255nm，可以猜測，這一樣品的最強(qiáng)激發(fā)波長應(yīng)為 255nm，就此我們以 255nm為激發(fā)波長，檢測了在 255nm 的紫外光激發(fā)下的發(fā)射光譜。發(fā)射光 檢測波長為 610nm，檢測范圍從 250nm450nm。 從溫度這個角度比較可以看到，圖 36 和圖 39 對比可知，燒結(jié)溫度為 700℃可以獲得更好的發(fā)光性能，下面以最優(yōu)的燒結(jié)溫度為 700℃ 進(jìn)行實驗，探究摻雜濃度對發(fā)光性能的影響。在 255nm 的紫外光的激發(fā)下，最強(qiáng)發(fā)射光波長為 612nm 和 635nm，且相應(yīng)強(qiáng)度比為 :1。 圖 38 圖 34 O3樣品在 278nm和 488nm 的激發(fā)光下檢測的發(fā)射光譜 圖 38 是在 394nm的激發(fā)光下，獲得的發(fā)射光譜，從圖中可以看出，這些譜線非常亂，而且強(qiáng)度非常小，說明在 394nm的激發(fā)光激發(fā)下，樣品幾乎不發(fā)光 。由圖可以看出，激發(fā)光譜中從 260nm 到 550nm都沒有相應(yīng)的激發(fā)峰，可以判斷出在這些光的激發(fā)下，這一樣品的發(fā)光性能不強(qiáng)。 在 500℃ 下煅燒之后的 O3的發(fā)光性能 波長 (nm) 光密度(au) 16 圖 37 O3的激發(fā)光譜 圖 37 是 O3樣品在 500℃ 的高溫下退火過后測得的激發(fā)光譜。而 5D0→ 7F2的電偶極躍遷則來源于占據(jù)非反轉(zhuǎn)對稱中心的 Eu3+離子。根據(jù) 的研究， 26電偶極躍遷和 磁偶極躍遷與 Pr3+周圍的晶體場有關(guān)。其中 5D0→ 7F1的躍遷為磁偶級躍遷，相應(yīng)的發(fā)射波長為 612nm。通過對激發(fā)光譜和發(fā)射光譜的初步分析，我們得出結(jié)論： 255nm的激發(fā)光下得到的光譜，發(fā)射光強(qiáng)度最大，發(fā)光性能最好。 波長 (nm) 波長 (nm) 光密度(au) 光密度(au) 15 圖 36 O3樣品在 255nm的激發(fā)光下檢測的發(fā)射光譜 圖 36 是在 255nm 的激發(fā)光下，獲得的發(fā)射光譜，從圖中可以看出，圖譜基線比較平整，峰形很好，說明 255nm 是比較理想的激發(fā)波長。 圖 33 O3樣品在 394nm的激發(fā)光下檢測的發(fā)射光譜 波長 (nm) 波長 (nm) 光密度(au) 光密度(au) 14 圖 33 是在 394nm的激發(fā)光下，獲得的發(fā)射光譜，從圖中可以看出， 這些譜線非常亂，而且強(qiáng)度非常小，說明在 394nm的激發(fā)光激發(fā)下，樣品幾乎不發(fā)光，這一原因在于，與激發(fā)光的波長相對應(yīng)的光子能量和樣品中電子躍遷相應(yīng)能級的能量不符，這樣， 394nm的激發(fā)光光子沒有被樣品吸收，電子不會躍遷，沒有電子躍遷到高能級上，也就沒有高能級的電子躍遷回到低能級，因此沒有光子釋放，在發(fā)射光譜中檢測不到發(fā)射峰。由圖可以看出，激發(fā)光譜中從 255nm到 550nm都沒有相應(yīng)的激發(fā)峰，可以判斷出在這些光的激發(fā)下，這一樣品的發(fā)光性能不強(qiáng)。 13 在 700℃ 下煅燒之后的 O3的發(fā)光性能 圖 32 O3的激發(fā)光譜 圖 32 是 O3樣品在 700℃ 的高溫下退火過后測得的激發(fā)光譜。我們在 Gd2O3晶體中摻雜了 Pr 離子，摻雜之后的物質(zhì)成分分別為 O3， O3， O3。通過公式計算可得晶粒的尺寸大約為53nm。證明了所制得的樣品為立方相的 Gd2O3，晶體 的尺寸可以通過謝樂公式?? ?coskD?來計算，對于球狀顆粒，公式中 k=。)， 40kV、 40mA)； XRD 數(shù)據(jù)圖如圖 31 所示。待其自然冷卻后離心，將沉淀離心出來并用去離子水和酒精清洗多次，然后在 80℃ 下干燥 12 小時。 不同濃度的 Pr： Gd2O3的制備 不同濃度的 Pr： Gd2O3樣品分別有 O3， O3， O3。待其自然冷卻后離心，將沉淀離心出來并用去離子水和酒精清洗多次，然后在 80℃ 下干燥 12 小時。我們可以預(yù)料，由于其可調(diào)的發(fā)光性能， Gd2O3 納米 /微晶的制備可以在廣泛的范圍內(nèi)得到應(yīng)用。由于具有組件結(jié)構(gòu)，當(dāng)摻雜不同的鑭系離子時獲得的 Gd2O3紡錘狀的組件可以通過下移，上轉(zhuǎn)換或下轉(zhuǎn)換過程給出變化的輸出量，在用于 不同的鑭系元素?fù)诫s的多功能的聚合模型上顯示出巨大的潛力。值得一提的是，一些鑭系元素的組裝物如 CeO2，YF3 和 LnVO4已經(jīng)有了文獻(xiàn)報道 [21–23]。有趣的是，對形成機(jī)制的調(diào)查表明，這些組裝是通過溶液pH 值的自發(fā)變化引起的。 每個組裝物是通過整合小的 Gd2O3納米棒形成的，并呈現(xiàn)出一個紡錘狀的幾何形狀。如果這個裝配方法可以實現(xiàn)，那么我們應(yīng)該能夠研究其具有各種應(yīng)用的多功能聚合模型在發(fā)光材料，乃至生物醫(yī)學(xué)工程和太陽能電池產(chǎn)業(yè)上的潛力。一些常規(guī)的 Re2O3納米 /微觀 結(jié)構(gòu)如 Tb2O3微球， Lu2O3的微孔板和 Y2O3鼓狀晶體，已成功地通過各種合成方法獲得 [11–13]。除了表現(xiàn)出顯著的發(fā)光強(qiáng)度的傳統(tǒng)的 Eu3+ 或者 Pr3+摻雜的熒光粉， Re2O3基的材料在硅基太陽能電池產(chǎn)業(yè)上顯示出了巨大潛力，因為他們可以通過一個轉(zhuǎn)化過程，將多余的 UV光子轉(zhuǎn)化為可吸收近紅外