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Eu3+摻雜SrBi2M2O9(M=Ta, Nb)多功能鐵電體的光致發光的性能與表征(3)

時間:2019-06-29 13:31來源:畢業論文
對于這類鈣鈦礦型層狀化合物,通過選擇和調節A位、B位離子的種類和計量比例,可使材料具有廣泛的性質,包括超導電性[7]、巨磁電阻[8,9]、鐵電性[10,


對于這類鈣鈦礦型層狀化合物,通過選擇和調節A位、B位離子的種類和計量比例,可使材料具有廣泛的性質,包括超導電性[7]、巨磁電阻[8,9]、鐵電性[10,11]、催化活性等[12]。
1.2.3 SrBi2M2O9(M=Ta, Nb)的晶體結構
本實驗所選用的作為光致發光材料的基質晶體為SrBi2M2O9(M=Ta, Nb)的晶體。這種晶體是典型的鈣鈦礦結構,屬于鈣鈦礦型層狀化合物。
圖1.4是SrBi2M2O9: Eu3+ (M = Ta, Nb) 多功能鐵電體陶瓷的結構示意圖。該結構是AU相結構(見圖1.3),在公式{Bi2O2}-{An-1BnO3n+1}中,Sr2+離子占據A位而Ta或Nb則占據著B位,其中Ta或Nb的配位數是6,與6個氧離子組成牢固的正八面體結構,Sr的配位數是8。從圖中可以看到含有鈣鈦礦型層狀化合物由含有鈣鈦礦結構的二維層板與交互存在于層板間的陽離子或陽離子結構單元構成,是一種具有代表性的陽離子交換型層狀化合物[13]。
在該晶格結構中,堿土金屬M不可被取代,Eu3+將取代正二價Sr離子以完成摻雜,使Eu3+完成光的激發,這種層狀鈣鈦礦陶瓷作為基質晶格,使激發劑有效的摻雜到晶格中,并且在光的激發與發射過程中,能量散射較少,所發出光性能更為優異。
 圖1.4 層狀SrBi2M2O9晶體的結構示意圖
1.3 稀土發光粒子簡介
1.3.1 稀土元素概述
稀土元素(rare earth element)是元素周期表中ⅢB族中原子序數 21 的鈧(Sc)、39 的釔(Y)和 57 的鑭(La)至 71 的镥(Lu)等 17 個元素的總稱。根據國際純粹與應用化學聯合會(IUPAC)統一規定,原子序數 57~71 的 15 個元素:鑭(La)、鈰(Ce)、鐠(Pr)、釹(Nd)、钷(Pm)、釤(Sm)、銪(Eu)、釓(Gd)、鋱(Tb)、鏑(Dy)、鈥(Ho)、鉺(Er)、銩(Tm)、鐿(Yb)、镥(Lu)又稱為鑭系元素(可用符號“Ln”表示),它們同位于元素周期表第 6周期 57 號位置上。由于它們外層電子構型基本相同,且化學性質活潑,非常難以將單一的稀土化合物分離或還原成金屬[14],這同時也使稀土元素的發現晚于其他常見元素。

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稀土元素的發現,最早是 1794 年,著名芬蘭化學家加多林(J.Gadolin)從硅鈹釔礦中發現“釔土”(Yttria),即氧化釔開始的。由于當時的技術很難把它們分離成單獨的元素,只能把稀土作為混合氧化物分離出來。當時習慣于將不溶于水的固體氧化物成為“土”,如氧化鋁稱為“陶土”,氧化鈣稱為“堿土”等,因此也將鑭系元素和釔的氧化物稱為“稀土”。但其實稀土既不“稀少”也并不像土,而是典型的金屬元素,活潑性僅次于堿金屬和堿土金屬。從 1794 年發現釔開始一直到1974 年由馬林斯基(J.A.Marinsky)、格倫丹寧(L.E.Gelendenin)等從原子能反應堆用過的鈾燃料中成功分離出的 61 號元素,即稀土的最后一個元素。至此,從自然界中取得全部的稀土元素共跨越了3個世紀,歷時 170 多年[15,16]。
稀土元素有著能級相近的內層 4f 電子和結構相同的外層電子,這種獨特的電子構型使得稀土化合物表現出許多的特殊化學性質和物理性質,在光、電、磁性方面尤為突出。利用這些特性可以制備成許多高科技的新材料,因而被視作新型材料的“寶庫”。美國國防部和日本科技廳均把除 Pm以外的另外16 種稀土元素列入全球高科技元素的行列,世界上各科技大國均大力開展對于稀土元素的應用技術研究,平均 3~5 年就在應用領域產生新的突破,因此大大推動了稀土理論和稀土材料的發展。
我國的稀土儲量占全世界總量的50%,且品種齊全。改革開放后我國利用
豐富的資源成為世界最大的稀土生產國家,全球約 95%以上的稀土金屬都是由中國供應[17]。但我國對于稀土功能材料的應用研發和深加工技術卻相對落后,對外出口多為粗產品或是原料,精制品多數還需進口獲得,因此在我國稀土精細加工的發展和稀土功能材料的應用研究,具有獨特且深遠的意義,其中稀土發光材料的的應用研究將是一個主攻方向。 Eu3+摻雜SrBi2M2O9(M=Ta, Nb)多功能鐵電體的光致發光的性能與表征(3):http://www.aftnzs.live/cailiao/20190629/35286.html
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