稀土掺杂氟化物一维纳米结构的构筑与光学性能研究

本项目拟采用静电纺丝技术与溶胶-凝胶技术相结合，设计适合的反应体系，合成出结构尺寸可控的高分子/无机盐复合纳米纤维及纳米带，进而除去高分子，获得稀土离子掺杂氟化物空心纳米纤维及纳米带；深入研究高分子结构、溶剂物理化学性质及纺丝过程参数对稀土离子掺杂氟化物空心纳米纤维及纳米带形成的结构与形貌影响机制；研究热处理过程参数（温度、升温速率、时间和气氛）对空心纳米纤维及纳米带形成的影响；通过控制反应体系的组成和热处理参数，研究各影响因素的的协同效应，实现对稀土离子掺杂氟化物一维纳米结构直径、形貌的调控，以期对其他无机化合物空心纳米纤维及纳米带的制备提供理论支持和技术保证；深入研究稀土离子掺杂氟化物一维纳米结构对其上转换特性和激光放大效应的影响，为设计新型的上转换材料和激光放大材料建立理论模型。

本项目采用静电纺丝技术与溶胶-凝胶技术相结合，通过反应体系设计及浓度、纺丝条件、热处理过程参数和热处理气氛等调控，实现了氟化物纳米纤维、空心纳米纤维和纳米带以及稀土氟氧化物纳米纤维和纳米带的结构、尺寸和形貌的可控合成，包括LaF3及LaF3:RE3+(RE=Eu、Tb、Nd、Er、Yb/Er)纳米纤维和纳米带、GdF3:Eu3+纳米片、GdF3:Tb3+纳米带、YF3: RE3+(RE=Eu、Tb、Pr、Yb/Er)纳米带、YF3: RE3+(RE=Eu、Tb、Er、Yb/Er)空心纳米纤维，YF3:Eu3+纳米纤维/PVP、YF3:Er3+空心纳米纤维/PVP复合纳米纤维，NaYF4、NaYF4: RE3+(RE=Eu、Tb、Yb/Er)、LiYF4、LiYF4:RE3+(RE=Eu、Tb、Yb/Er)纳米纤维和纳米带，BaY2F8、BaY2F8: RE3+(RE=Eu、Tb)纳米纤维、YOF:Eu3+纳米纤维、Y7O6F9:Eu3+纳米纤维和纳米带及Y7O6F9:Tb3+纳米带，CaF2、CaF2:RE3+(RE=Eu、Tb)纳米纤维和纳米带，深入研究了这些纳米材料的结构、尺寸、形貌对其发光和上转换发光的影响，为其广泛应用奠定了一定基础。获得了高分子结构、溶剂物理化学性质、纺丝过程参数和热处理工艺对稀土离子掺杂氟化物纳米纤维、空心纳米纤维及纳米带形成的结构与形貌影响机制，得到了稀土氟化物纳米纤维、空心纳米纤维及纳米带的形成机理。首次提出了一种新的氟化方法，即双坩埚氟化法，该方法既可以保持前驱体的纳米形貌，又可以获得纯相的稀土氟化物，该方法可以推广用来制备其他形貌的纯相稀土氟化物纳米结构，解决了稀土氟化物在高温下易被氧化成稀土氧化物或稀土氟氧化物、同时又必须具有纳米结构形貌的难题。建立了一种普适通用、简单易行且可以大量制备无机物纳米纤维、纳米带及空心纳米纤维的方法。在此基础上，通过纳米结构设计，研制了磁光双功能复合一维纳米结构，深入研究了其磁性与发光性能及其相互影响，为设计和开发新型多功能纳米结构材料奠定了一定基础。研究了YF3:Er3+空心纳米纤维/PVP复合纳米纤维膜的光学增益现象，为新型激光放大材料研究提供了一个新思路。以表面活性剂辅助水热技术合成了特殊形貌的稀土氟化物纳米材料，并系统研究了其发光性能。