贵州大学本科毕业论文（设计）
2.2.2 荧光分光光度计
本实验测定光谱采用荧光分光光度计。荧光分光光度计主要由激发光源、样品池、单色器、检测器及读数显示装置组成[20]。该仪器测定的波长范围在200～730nm之间，扫描速度快，但仍能保持良好的光谱性能。
图2.3荧光分光光度计
利用荧光分光光度计通过测量物质的发光强度从而用来定性鉴别和定量测定某些物质。它广泛应用于生命科学中的定性定量分析，化学中的光化学反应的研究，食品中的残留农药检测和环境中大气、水质、土壤的污染评估等。其设备如图2-3所示。
2.2实验步骤
2.3.1 Gd2O3:RE3+的制备及表征
本次实验采用的方法为多元醇法，其反应方程式如下：
实验制备纳米颗粒，先配置前驱液：用分析天平秤取适量的GdCl3·6H2O 与
TbCl3·6H2O/EuCl3·6H2O（量比为nGdCl3：nTbCl3 = 95：5）放入三口圆底烧瓶中，并迅速添加二甘醇（DEG）溶剂以避免六水氯化钆及六水氯化铽的污染及潮解，然后将三口圆底烧瓶放在电热套上匀速搅拌12h 使前驱体完全溶解。用移
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液器取一定量的配置好的NaOH（10mol/L）用200mlDEG 溶解均匀后缓慢倒入正在搅拌着的前驱液中，继续搅拌6h 完成反应，得到含Gd2O3:Tb3+的胶状溶液。 Gd2O3：Eu3+ /Tb3+的尺寸检测经以上过程所制备的Gd2O3：Eu3+ /Tb3+纳米颗粒胶体，经马尔文粒度分析仪检测，所得结果如下图3-1 所示：
由图a中可以看出Eu3+掺杂所制备的纳米颗粒尺寸在3.5-6.5nm 之间，其中4.187nm 占最大比重，因此可认为Eu3+掺杂所制备的该纳米颗粒的尺寸在4.187nm 左右；从图b中可以看出Tb3+掺杂所制备的纳米颗粒尺寸在3.5-6.5nm 之间，其中4.359nm 占最大比重，同样可认为Tb3+掺杂所制备的该纳米颗粒的尺寸在4.359nm 左右。这里将所测得尺寸的平均值或占比重较大的晶粒尺寸作为所测得的纳米颗粒尺寸。
其中，实验所用药品的要求及用量如下表2.2：
表2.2实验药品用量
各项要求 摩尔量药品名称 GdCl3·6H2O TbCl3·6H2O EuCl3·6H2O DEG NaOH溶液
2.3.2 Gd2O3:RE3+@SiO2的制备及表征
对Gd2O3：Eu3+ /Tb3+核包裹聚硅氧烷（SiOx）壳层。实验内容如下： 1、配制包裹液S1[83ul APTES(3-氨丙基三乙氧基硅烷)，53ul TEOS(硅酸四乙酯)]；
g/mol 371.70 373.38 366.41 106.12 40 密度g/cm 2.49 4.35 1.118 — 95% 5% 5% — 3物质的浓度 量mmol 质量 g 体积 ml — — 200 — 4.560 1.6950 0.240 0.0896 0.240 0.0896 — — 10mol/L 14.400 0.5760 12
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2、配制水解液S2[蒸馏水36ul，TEA(三乙胺) 8ul，DEG(二甘醇) 199ul]； 3、向胶体溶液（合成液）中添加30%包裹液S1，40℃避光搅拌1小时、添加30%水解液S2，40℃避光搅拌1小时，添加70%包裹液S1，40℃避光搅拌1小时，添加70%水解液S2，40℃避光搅拌48小时，最终制得悬浮有核壳结构Gd2O3：Eu3+ /Tb3+@SiOx纳米颗粒的胶体溶液（即包裹液）。包裹后，经马尔文粒度分析仪检测，所得结果如下图2-3 所示：
图1 Tb离子掺杂包裹液粒径检测 图2 Eu离子掺杂包裹液粒径检测 图2-3 不同掺杂离子的包裹液对纳米颗粒粒径检测分布图
由图1中可以看出Eu3+掺杂所制备的纳米颗粒尺寸在3.5-6.5nm 之间，其中4.58nm 占最大比重，因此可认为Eu3+掺杂所制备的该纳米颗粒包裹后的尺寸在4.58nm 左右；从图2中可以看出Tb3+掺杂所制备的纳米颗粒尺寸在2.5-6.5nm 之间，其中5nm 占最大比重，同样可认为Tb3+掺杂所制备的该纳米颗粒的尺寸在5nm 左右。这里将所测得尺寸的平均值或占比重较大的晶粒尺寸也是作为所测得的纳米颗粒尺寸。
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第三章 实验结果及分析讨论
3.1 不同掺杂离子对纳米颗粒粒径的影响
图a Tb离子掺杂合成液粒径检测 图b Tb离子掺杂包裹液粒径检测
图c Eu离子掺杂合成液粒径检测 图d Eu离子掺杂包裹液粒径检测
图3-1 不同掺杂离子对纳米颗粒粒径检测分布图
不同Eu3+ (Tb3+)掺杂的Gd2O3:Eu3+ (Tb3+)和包覆后Gd2O3:Eu3+ (Tb3+)@SiO2的测定图，可以看出包覆前后样品均为规则的球形结构且尺寸均匀。
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Eu离子掺杂时，包覆前Gd2O3:Eu粒子的直径约为5nm，表面粗糙，掺杂浓度对形貌和尺寸几乎没有影响；包覆后Gd2O3:Eu3+ @SiO2颗粒仍为均匀球形，直径略微增大，表面光滑，尺寸约为5.477nm。
Tb3+离子掺杂时，包覆前Gd2O3:Tb3+粒子的直径约为5.359nm，表面粗糙，掺杂浓度对形貌和尺寸几乎没有影响；包覆后Gd2O3:Tb3+ @SiO2颗粒仍为均匀球形，直径略微增大，表面光滑，尺寸约为5.812nm。
因此，Eu3+ 和Tb3+掺杂的Gd2O3:Eu3+ (Tb3+)纳米颗粒的粒径大小差别不大。 3.2 不同掺杂离子对纳米颗粒发光性能的影响
图e Eu3+ 和Tb3+掺杂在λex=275nm下发射光谱对比图
3+3+
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