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稀土掺杂二氧化钛纳米发光材料的制备及性能

采用溶胶-凝胶法(sol-gel)和水热法,以钛酸四丁酯为前驱物制备了Eu3+离子掺杂TiO2的纳米晶和发光薄膜,利用扫描电镜(SEM)、EDS能谱、光致发光光谱对样品的形貌、成份及性能进行了表征,研究了退火温度、稀土Eu3+离子掺杂摩尔分数、溶剂乙醇量、强碱等对发光性能的影响,并对其发光机理进行了分析。采用溶胶-凝胶法制备的稀土Eu3+掺杂TiO2纳米晶样品,掺杂均匀、颗粒大约在30-80nm；从EDS能谱分析可得Ti：O原子个数比并不是按化学计量TiO2满足1：2,Eu3+离子很可能取代了Ti4+离子后,同时又形成了氧空位,表明稀土Eu3+离子进入TiO2晶格中。样品的主发射峰在614nm(5D0→7F2)处发光最强,且在595nm(5D0→7F1)处出现了属于磁偶极跃迁的发射峰,同时在578nm(5D0→7F0)、652nm(5D0→7F3)、700nm(5D0→7F4)也出现了发射峰。制备Eu3+：TiO2纳米晶的组分、退火温度、溶剂乙醇的量不同、催化剂不同时,发射光谱的强度也会不同。当Eu3+离子、Ce3+离子共掺时,实现了Eu2+离子的蓝光发射。制备的发光薄膜在每镀一层发光膜均对其500℃退火热处理,得出薄膜结晶效果好,而且出现了578nm(5D0→7F0)的发射峰。λex=464nm、414nm、395nm、382nm、272nm作为激发波长对发光薄膜进行激发所得发射光谱,得出λex=395nm时的发射峰在614nm(5D0→7F2)处的发光效率最高。900℃退火的加入Al3+的Eu3+:TiO2发光薄膜实现了Eu2+离子的蓝光发射,证明了在高温的环境中,Al3+把Eu3+还原成Eu2+离子。采用水热法制备的纳米晶和发光薄膜,反应温度、Al3+均对样品的发射光谱强度有影响。NaOH溶液改变了发光基质TiO2的晶体结构,增强了样品在紫外区域的吸收。 同主题文章 [1].

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