改性氧化硅基發(fā)光材料及其發(fā)光機(jī)理研究

前言

　　當(dāng)今世界科學(xué)技術(shù)突飛猛進(jìn)，知識經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，以經(jīng)濟(jì)和科技為基礎(chǔ)的綜合國力的競爭日趨激烈。而科技的競爭、經(jīng)濟(jì)的競爭乃至綜合國力的競爭，歸根結(jié)底是人才的競爭。面對新的形勢、新的要求，黨中央先后作出了實(shí)施“科教興國”、“人才強(qiáng)國”戰(zhàn)略和走自主創(chuàng)新道路，建設(shè)創(chuàng)新型國家的重大決策。胡錦濤同志在黨的十七大報(bào)告中又提出，建設(shè)人力資源強(qiáng)國和創(chuàng)新型國家是我國全面奪取建設(shè)小康社會(huì)新勝利的兩大新目標(biāo)。高等學(xué)校是國家創(chuàng)新體系的重要組成部分，肩負(fù)著培養(yǎng)自主創(chuàng)新型人才的歷史使命。研究生教育處于高等教育的最高層次，是國家培養(yǎng)高層次創(chuàng)新型人才的主要渠道。研究生，特別是博士研究生的科研工作，一般處于本學(xué)科的前沿，具有一定的創(chuàng)造性。為鼓勵(lì)廣大研究生，特別是博士研究生選擇具有重大意義的科技前沿課題進(jìn)行研究，進(jìn)一步提高研究生的創(chuàng)新意識、創(chuàng)新精神、創(chuàng)新能力，激勵(lì)、調(diào)動(dòng)我校博士研究生及其指導(dǎo)教師進(jìn)一步重視提高博士學(xué)位論文質(zhì)量和爭創(chuàng)優(yōu)秀博士學(xué)位論文的主動(dòng)性和積極性，展示我校博士研究生的學(xué)術(shù)水平，為他們的盡快成才搭建平臺，學(xué)校經(jīng)過精心策劃，編輯出版了《斛兵博士文叢》。

內(nèi)容概要

本文首先采用溶膠-凝膠法制備了未摻雜的納米SiO2，對不同溫度、氣氛下熱處理后材料的光致發(fā)光性能進(jìn)行了研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，較低熱處理溫度下未摻雜納米SiO2中主要存在發(fā)光峰值位于344nm紫外發(fā)光，而經(jīng)高溫下H2氣氛中熱處理的納米SiO2在385nm和400nm處存在強(qiáng)烈發(fā)光，并在長波方向存在一系列發(fā)光峰。在穩(wěn)定溶膠一凝膠法制備納米SiO2的基礎(chǔ)上，通過化學(xué)摻雜手段制備Cu2+和ce3+離子摻雜的納米SiO2，分析了摻雜納米SiO2的光吸收和光致發(fā)光性能。不同的Cu2+和Ce3+離子摻雜濃度可顯著改變344nm紫外發(fā)光峰的強(qiáng)度，較低的摻雜濃度可增強(qiáng)發(fā)光，較高的摻雜濃度則降低發(fā)光強(qiáng)度甚至產(chǎn)生發(fā)光淬滅。除了344nm發(fā)光外，Ce3+離子摻雜納米SiO2中還存在低溫?zé)崽幚項(xiàng)l件下的355nm發(fā)光帶和高溫?zé)崽幚項(xiàng)l件下的450nm寬帶發(fā)光，這兩個(gè)發(fā)光帶皆起源于處于不同微結(jié)構(gòu)中的Ce3+離子的5d-4f電子躍遷。

作者簡介

徐光青，男（1979-），博士，主要從事納米材料的制備及光學(xué)性能的研究工作。主持教育部博士點(diǎn)專項(xiàng)基金（新教師基金）一項(xiàng)，先后參加國家自然科學(xué)基金“一種新型化學(xué)沉積納米結(jié)構(gòu)復(fù)合涂層制備與物性研究”、教育部博士點(diǎn)專項(xiàng)基金“化學(xué)沉積鎳基合金／納米顆粒復(fù)合材料涂層

書籍目錄

出版說明總序致謝摘要第1章  緒論  1.1  新材料的發(fā)展概況  1.2  納米SiO2及其應(yīng)用    1.2.1  SiO2材料的結(jié)構(gòu)    1.2.2  納米SiO2的應(yīng)用  1.3  發(fā)光材料概述    1.3.1  發(fā)光的定義及分類    1.3.2  發(fā)光材料的應(yīng)用    1.3.3  陽離子摻雜發(fā)光材料的發(fā)光機(jī)理  1.4  SiO2材料光活性缺陷中心及其光學(xué)性能    1.4.1  富氧型缺陷中心    1.4.2  缺氧型缺陷中心    1.4.3  陽離子摻雜對SiO2材料缺陷中心的影響  1.5  本論文研究目的、意義和內(nèi)容    1.5.1  論文研究的目的和意義    1.5.2  主要研究內(nèi)容  參考文獻(xiàn)第2章  納米SiO2的制備、摻雜處理和性能表征  2.1  納米SiO2制備概述    2.1.1  氣相法    2.1.2  液相法  2.2  摻雜改性納米SiO2的溶膠-凝膠法制備工藝    2.2.1  實(shí)驗(yàn)原料    2.2.2  制備工藝  2.3  摻雜改性SiO2的性能表征    2.3.1  X射線衍射分析（XRD）分析    2.3.2  透射電鏡（TEM）分析    2.3.3  X射線光電子能譜（XPS）分析    2.3.4  紅外吸收光譜（IR）分析    2.3.5  紫外-可見吸收光譜分析    2.3.6  光致發(fā)光譜（PL）分析  2.4  本論文研究使用的主要儀器設(shè)備  參考文獻(xiàn)第3章  熱處理對納米SiO2光學(xué)性能的影響  3.1  引言  3.2  實(shí)驗(yàn)材料與方法  3.3  納米SiO2的表征  3.4  納米Sio2的光致發(fā)光性能    3.4.1  空氣中熱處理對納米SiO2光致發(fā)光性能的影響    3.4.2  H2氣氛中熱處理對納米SiO2光致發(fā)光性能的影響  3.5  討論  3.6  本章小結(jié)  參考文獻(xiàn)第4章  Cu2+離子摻雜納米SiO2的光學(xué)性能  4.1  引言  4.2  實(shí)驗(yàn)材料與方法  4.3  Cu2+離子摻雜納米SiO2光學(xué)性能    4.3.1  空氣中熱處理Cu2+離子摻雜納米Si02光致發(fā)光性能    4.3.2  Ar氣氛中熱處理Cu2+離子摻雜納米SiO2的光學(xué)性能    4.3.3  H2氣氛中熱處理Cu2+離子摻雜納米SiO2的光致發(fā)光性能  4.4  本章小結(jié)  參考文獻(xiàn)第5章  Ce3+離子摻雜納米SiO2的光學(xué)性能  5.1  引言  5.2  實(shí)驗(yàn)材料與方法  5.3  實(shí)驗(yàn)結(jié)果    5.3.1  Ce3+離子摻雜納米SiO2的X射線光電子能譜    5.3.2  溶液中Ce抖離子光吸收及光致發(fā)光性能    5.3.3  Ce3+離子摻雜納米SiO2的光吸收性能    5.3.4  Ce3+離子摻雜納米SiO2光致發(fā)光性能  5.4  本章小結(jié)  參考文獻(xiàn)第6章  陰離子對Ce3+摻雜納米SiO2發(fā)光性能的影響  6.1  引言  6.2  S2-離子對Ce3+摻雜納米SiO2光學(xué)性能的影響    6.2.1  材料的制備及性能測試    6.2.2  實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析  6.3  Cl-離子對Ce3+摻雜納米SiO2光學(xué)性能的影響    6.3.1  材料的制備及性能測試    6.3.2  實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析  6.4  F離子對Ce3+摻雜納米siO2光學(xué)性能的影響    6.4.1  材料的制備及性能測試    6.4.2  F-、Ce3+離子共摻雜納米SiO2光學(xué)性能  6.5  本章小結(jié)  參考文獻(xiàn)第7章  全文總結(jié)攻讀博士學(xué)位期間的研究成果

章節(jié)摘錄

　　第1章　緒論　　1.1　新材料發(fā)展概況　　材料是人類社會(huì)征服自然和改造自然，賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，是人類社會(huì)發(fā)展的重要里程碑。在人類即將進(jìn)入知識經(jīng)濟(jì)的新時(shí)代，材料與能源、信息并列為現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的三大支柱，其作用和意義顯得尤為重要。20世紀(jì)80年代以來。一場以高技術(shù)為中心的新技術(shù)革命在歐美地區(qū)和日本等國興起，并迅速波及世界各國和地區(qū)，而新型材料被認(rèn)為是新技術(shù)革命的主要標(biāo)志之一?！　⌒虏牧显诎l(fā)展高技術(shù)、改造和提升傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)、增強(qiáng)綜合國力和國防實(shí)力方面起著重要的作用，世界各發(fā)達(dá)國家都非常重視信息材料、新能源材料、生物醫(yī)用材料、納米材料與技術(shù)、超導(dǎo)材料與技術(shù)等新材料的發(fā)展。我國正在積極跟蹤世界高新技術(shù)革命的進(jìn)程，制定了“863”高新技術(shù)發(fā)展規(guī)劃，并把新材料定為我國高新技術(shù)規(guī)劃的7個(gè)主要研究領(lǐng)域之一，“973計(jì)劃”進(jìn)一步把新材料作為重點(diǎn)研究項(xiàng)目，這必將對我國科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及綜合國力的提高起到極其重要的作用。

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