双稀土有机配合物转光剂的制备与表征
稀土转光剂是一种具有光转换能力的新型功能材料,可以广泛应用于光纤通讯、农用薄膜、生物分析传感器及激光技术等领域。稀土铕(Eu)元素在光、电、磁等方面的性能突出,被广泛应用于稀土转光剂制备中;但铕的价格昂贵,且其发射光谱单一,与植物光合作用匹配度不高,不适合在农膜中广泛应用。本文以稀土铕、钐(Sm)为中心,Al2O3、H3BO3为基质,合成了稀土无机转光剂;以稀土铕为中心,掺杂钐、钇(Y)等其它低价格稀土离子和水杨酸(Hsal)、邻菲罗啉(Phen)有机配体,合成了一系列稀土有机配合物转光剂,并成功制备聚乙烯转光膜,主要研究内容如下:<br>  1)稀土无机转光...
稀土转光剂是一种具有光转换能力的新型功能材料,可以广泛应用于光纤通讯、农用薄膜、生物分析传感器及激光技术等领域。稀土铕(Eu)元素在光、电、磁等方面的性能突出,被广泛应用于稀土转光剂制备中;但铕的价格昂贵,且其发射光谱单一,与植物光合作用匹配度不高,不适合在农膜中广泛应用。本文以稀土铕、钐(Sm)为中心,Al2O3、H3BO3为基质,合成了稀土无机转光剂;以稀土铕为中心,掺杂钐、钇(Y)等其它低价格稀土离子和水杨酸(Hsal)、邻菲罗啉(Phen)有机配体,合成了一系列稀土有机配合物转光剂,并成功制备聚乙烯转光膜,主要研究内容如下:
  1)稀土无机转光剂。采用高温固相法合成Al18B4O33∶Sm3+、Al18B4O33∶Eu3+稀土无机转光剂,用X射线衍射、荧光光谱和粒度和粒径分布对其进行表征。当反应原料中n(Al)/n(B)=4.5∶1时,Al18B4O33∶Sm3+转光剂可以由200-400 nm的光激发,发射波长为580-710 nm的红光,其最强荧光强度为735(a.u.),荧光强度较弱;Al18B4O33∶Eu3+转光剂可以由200-500 nm的光激发,发射波长为585-720 nm的特征红光,其荧光强度为3032(a.u.),明显优于Al18B4O33∶Sm3+稀土无机转光剂的荧光强度,但低于双稀土有机配合物转光剂的荧光强度。
  2)双稀土有机配合物转光剂。以低成本钐、钇(Y)部分分别取代高价格铕合成与植物吸收光谱更匹配的双稀土有机配合物转光剂EuxSm1-x(Hsal)3Phen、EuxY1-x(Hsal)3Phen。用X射线光电子能谱、红外光谱、荧光光谱、热失重、粒度和粒径分布对转光剂进行表征。EuxSm1-x(Hsal)3Phen转光剂在394 nm紫光处和465 nm蓝绿光处的激发峰强度达到最大值;当Sm3+的摩尔用量为70%时,转光剂Eu0.3Sm0.7(Hsal)3Phen在646 nm处发射峰强度达到最大值,646 nm处的发射光与植物吸收光谱吻合性好。当Y3+的摩尔用量为70%时,转光剂Eu0.3Y0.7(Hsal)3Phen在200-465 nm处激发光谱强度达到最大值,在585-665 nm处发射光谱强度达到最大值,转光性能良好。
  3)转光膜的制备。选取Eu(Hsal)3Phen、Eu0.9Sm0.1(Hsal)3Phen、Eu0.6Sm0.4(Hsal)3Phen、Eu0.5 Sm0.5(Hsal)3Phen、Eu0.5Y0.5(Hsal)3Phen、Eu0.2Y0.8(Hsal)3Phen和Eu0.1Y0.9(Hsal)3Phen转光剂分别加入低密度聚乙烯,制备转光膜。用荧光光谱仪对转光膜的荧光性能进行表征。结果表明,所得到的转光膜可以将太阳中的紫外光和紫光转化为植物光合作用所需的红光。
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作者: 杨鹏宇
学科专业: 材料工程
授予学位: 硕士
学位授予单位: 合肥工业大学
导师姓名: 徐卫兵
学位年度: 2017
语 种: chi
分类号: O641.4 TB34
在线出版日期: 2017年9月5日