论文总字数：21707字

摘 要

随着不可再生能源短缺等问题，下转换发光材料在各个领域作为一种新型材料掀起一阵新的风潮。近几十年来，随着人们对发光材料的需求不断扩大，对稀土元素发光材料的研究也逐渐深入，这些发光材料满足了通信、照明、电致发光器件、生物分析方面的需求，因此高转换率、高激光效率、高稳定性的发光材料成为了主要的研究目标。本文主要包括四个部分的内容：

（1）第一部分旨在分析下转换的原理和材料发光机理，如何选择合适的基质材料，如何制备六方相NaYF₄，考虑合成效果和合成效率等因素，在多种制备方法中选取最为合适的制备方法，进行快速大量合成，了解下转换发光材料掺杂相关离子的现象和原理。

（2）第二部分为本文的实验部分，采用水热合成的方法制备六方相NaYF₄：Ce/X(X=Tb/Eu)粉体在上述合成的粉体中选择合适的掺杂量，控制其掺杂浓度，探讨掺杂的质量分数及浓度对于样品发光效率等性能的影响，同时进行Gd³ 掺杂，以及Li 或K 掺杂，并且进一步进行荧光测试分析。

（3）第三部分，根据阅读过的文献和相关图样分析，做出实验的期望和预期，进行实验结果的讨论。

（4）第四部分，对实验内容进行总结，对未来预计的研究工作做出展望。

关键词：稀土材料 下转换发光材料 六方相NaYF₄

ABSTRACT

With the shortage of non-renewable energy sources, down-converted luminescent materials have set off a new wave as a new material in various fields. In recent decades, as the demand for luminescent materials continues to expand, research on luminescent materials of rare earth elements has also gradually deepened. These luminescent materials meet the needs of communications, lighting, electroluminescent devices, and biological analysis, so high conversion Rate, high laser efficiency and high stability of luminescent materials have become the main research goals. This article mainly includes four parts:

(1) The first part aims to analyze the principle of down-conversion and the luminescence mechanism of materials, how to choose a suitable matrix material, how to prepare hexagonal phase NaYF₄, and consider factors such as synthesis effect and synthesis efficiency. The most suitable preparation method is selected among the preparation methods for rapid mass synthesis to understand the phenomenon and principle of down-converting luminescent materials doped with related ions.

(2) The second part is the experimental part of this paper. The hexagonal phase NaYF₄: Ce / X (X = Tb / Eu) powder was prepared by hydrothermal synthesis method. Select the appropriate doping amount in the above synthesized powder to control For its doping concentration, the effect of the doping mass fraction and concentration on the luminous efficiency of the sample and other properties is discussed. At the same time, Gd³ doping, Li or K doping are performed, and further fluorescence test analysis is performed.

(3) In the third part, based on the read literature and the analysis of the related drawings, make the expectations and expectations of the experiment, and discuss the experimental results.

(4) In the fourth part, summarize the content of the experiment and make a prospect for the future research work.

Keywords: rare earth materials, down-conversion luminescent materials, hexagonal phase NaYF₄

目 录

摘 要 I

ABSTRACT II

第一章 绪论 1

1.1 引言 1

1.2 下转换发光机制 1

1.3 下转换发光基质材料 3

1.4 NaYF₄的合成方法 5

1.4.1 共沉淀法 5

1.4.2 溶胶—凝胶法 5

1.4.3 高温固相法 6

1.4.4 溶剂热法 6

1.4.5 水热法 7

1.5 下转换材料的离子掺杂 8

1.6 本论文的实验思路与内容 9

第二章 紫外下转换六方相NaYF₄的制备及其发光性能的研究 10

2.1 引言 10

2.2 实验部分 11

2.2.1 实验原料 11

2.2.2 实验设备 11

2.2.3 样品制备 12

2.3 材料分析与测试 15

2.3.1 物相形貌分析 15

2.3.2 光学性能分析 16

第三章 结果与讨论 18

3.1 样品XRD衍射结果分析 18

3.2 样品SEM结果分析 19

3.3 样品PL结果分析 20

第四章 总结与展望 21

参考文献 23

致谢 25

第一章 绪论

1.1 引言

　稀土元素是17金属元素（如钇、钪和镧系等）的总称，由于其独特的理化性质，近年来学术界和工业界对它的研究程阶梯式增长。这反映在越来越多的应用中，事实上，它们已经成为许多关键技术不可或缺的部分，这就是它们需求不断增长的原因。这些元素中的大多数在实际上并不罕见，而“稀有”一词应该更多地与它们艰难的提取过程联系在一起，因为这些元素往往在自然界中一起出现，很难彼此分离。

不仅如此，稀土元素在对发光材料的探索和研究，制备与应用高转换率的发光材料稀中占据着重要地位，许多具有优异性能的稀土发光材料，在许多领域都扮演着不可替代的角色^[1]。近年来，随着人们对发光材料的需求不断扩大，对稀土元素发光材料的研究引起了人们的极大兴趣，这些发光材料满足了通信、照明、电致发光器件、生物分析传感器和生物成像装置的严格要求。因此，稀土发光材料的应用渗透在我们日常生活中的许多领域中，举个例子这些材料能够显示、成像、传递电子信息，使得它们在医疗、通信等方面都有着很大的消费市场，而大量化生产也让他们为许多新兴工厂提供存在的必要性，这些特别的发光材料逐渐成为人类生活中必不可少的重要组成部分。

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