SiO2具有良好的化学稳定性和热稳定性，与硅半导体材料良好的界面结合，在催化剂载体、介质层材料以及硅基光电子材料等领域具有广泛的应用。进一步研究光学性能，发现SiO2中存在着多种具有强紫外吸收及良好发光性能的光活性缺陷中心，这使得SiO2在光学领域具有良好的应用前景。通过阳离子掺杂及阴离子修饰可获得具有良好发光性能的氧化硅基发光材料，对其发光机理的研究不仅具有重要的理论意义，而且具有重要的应用价值。

本书首先采用溶胶-凝胶法制备了未掺杂的纳米SiO2，对不同温度、气氛下热处理后材料的光致发光性能进行了研究。

本文首先采用溶胶-凝胶法制备了未掺杂的纳米SiO2，对不同温度、气氛下热处理后材料的光致发光性能进行了研究。实验结果表明，较低热处理温度下未掺杂纳米SiO2中主要存在发光峰值位于344nm紫外发光，而经高温下H2气氛中热处理的纳米SiO2在385nm和400nm处存在强烈发光，并在长波方向存在一系列发光峰。在稳定溶胶一凝胶法制备纳米SiO2的基础上，通过化学掺杂手段制备Cu2+和ce3+离子掺杂的纳米SiO2，分析了掺杂纳米SiO2的光吸收和光致发光性能。不同的Cu2+和Ce3+离子掺杂浓度可显著改变344nm紫外发光峰的强度，较低的掺杂浓度可增强发光，较高的掺杂浓度则降低发光强度甚至产生发光淬灭。除了344nm发光外，Ce3+离子掺杂纳米SiO2中还存在低温热处理条件下的355nm发光带和高温热处理条件下的450nm宽带发光，这两个发光带皆起源于处于不同微结构中的Ce3+离子的5d-4f电子跃迁。

出版说明

总序

致谢

摘要

第1章 绪论

 1.1 新材料的发展概况

 1.2 纳米SiO2及其应用

1.2.1 SiO2材料的结构

1.2.2 纳米SiO2的应用

 1.3 发光材料概述

1.3.1 发光的定义及分类

1.3.2 发光材料的应用

1.3.3 阳离子掺杂发光材料的发光机理

 1.4 SiO2材料光活性缺陷中心及其光学性能

1.4.1 富氧型缺陷中心

1.4.2 缺氧型缺陷中心

1.4.3 阳离子掺杂对SiO2材料缺陷中心的影响

 1.5 本论文研究目的、意义和内容

1.5.1 论文研究的目的和意义

1.5.2 主要研究内容

 参考文献

第2章 纳米SiO2的制备、掺杂处理和性能表征

 2.1 纳米SiO2制备概述

2.1.1 气相法

2.1.2 液相法

 2.2 掺杂改性纳米SiO2的溶胶-凝胶法制备工艺

2.2.1 实验原料

2.2.2 制备工艺

 2.3 掺杂改性SiO2的性能表征

2.3.1 X射线衍射分析(XRD)分析

2.3.2 透射电镜(TEM)分析

2.3.3 X射线光电子能谱(XPS)分析

2.3.4 红外吸收光谱(IR)分析

2.3.5 紫外-可见吸收光谱分析

2.3.6 光致发光谱(PL)分析

 2.4 本论文研究使用的主要仪器设备

 参考文献

第3章 热处理对纳米SiO2光学性能的影响

 3.1 引言

 3.2 实验材料与方法

 3.3 纳米SiO2的表征

 3.4 纳米Sio2的光致发光性能

3.4.1 空气中热处理对纳米SiO2光致发光性能的影响

3.4.2 H2气氛中热处理对纳米SiO2光致发光性能的影响

 3.5 讨论

 3.6 本章小结

 参考文献

第4章 Cu2+离子掺杂纳米SiO2的光学性能

 4.1 引言

 4.2 实验材料与方法

 4.3 Cu2+离子掺杂纳米SiO2光学性能

4.3.1 空气中热处理Cu2+离子掺杂纳米Si02光致发光性能

4.3.2 Ar气氛中热处理Cu2+离子掺杂纳米SiO2的光学性能

4.3.3 H2气氛中热处理Cu2+离子掺杂纳米SiO2的光致发光性能

 4.4 本章小结

 参考文献

第5章 Ce3+离子掺杂纳米SiO2的光学性能

 5.1 引言

 5.2 实验材料与方法

 5.3 实验结果

5.3.1 Ce3+离子掺杂纳米SiO2的X射线光电子能谱

5.3.2 溶液中Ce抖离子光吸收及光致发光性能

5.3.3 Ce3+离子掺杂纳米SiO2的光吸收性能

5.3.4 Ce3+离子掺杂纳米SiO2光致发光性能

 5.4 本章小结

 参考文献

第6章 阴离子对Ce3+掺杂纳米SiO2发光性能的影响

 6.1 引言

 6.2 S2-离子对Ce3+掺杂纳米SiO2光学性能的影响

6.2.1 材料的制备及性能测试

6.2.2 实验结果及分析

 6.3 Cl-离子对Ce3+掺杂纳米SiO2光学性能的影响

6.3.1 材料的制备及性能测试

6.3.2 实验结果及分析

 6.4 F离子对Ce3+掺杂纳米siO2光学性能的影响

6.4.1 材料的制备及性能测试

6.4.2 F-、Ce3+离子共掺杂纳米SiO2光学性能

 6.5 本章小结

 参考文献

第7章 全文总结

攻读博士学位期间的研究成果