稀土发光材料是由稀土元素作为激活剂或基质组分而制成的功能材料,稀土发光材料具有强吸收能力、高转换效率和发射紫外到红外波段光谱等优势,在显示、照明、生物成像、传感、光催化等领域有极为广阔的应用前景。为提高发光材料的发光强度和效率,人们致力于各种微纳米结构发光材料的制备研究,在制备过程中材料维数的变化和尺寸的精确控制对研究晶体生长的过程和机理有重要意义,通过研究材料性能与结构的相互关联,期盼发光材料在性能上有所突破。随着研究人员的深入研究,人们发现稀土氧化物（如Y₂O₃、Lu₂O₃）因化学稳定性好、无毒、成本低、容易制备等优点而成为研究重点。以氧化钇为基质,掺杂特定稀土元素可实现可见和红外波段发光。铕掺杂氧化钇(Y₂O₃:Eu³⁺)是典型的红光荧光粉,目前已应用于荧光灯、阴极射线管成像等众多领域。本论文以Y₂O₃:Eu³⁺荧光粉为研究对象,利用湿化学方法合成各种微纳米结构的Y₂O₃:Eu³⁺荧光粉,并研究材料结构、表面缺陷、尺寸对样品光致发光和电致发光性能的影响。本论文的工作主要包括以下几个方面的内容:1.通过Penchini溶胶凝胶法和模板法相结合成功合成了具有大比表面积和介孔结构的Y₂O₃:Eu³⁺荧光粉。X射线衍射分析表明煅烧后的产物为立方相氧化钇,通过氮气吸附脱附等温线测试和BJH模型计算出孔径大小在4nm左右,加入F127后样品发生结块现象。研究了Y₂O₃:Eu³⁺的介孔结构和烧结温度对发光性能的影响。添加模板剂的Y₂O₃:Eu粉末发光最高比原来提高了50%左右,这是由于介孔结构的存在有助于提高对激发光能量的吸收,从而提高了能量的利用率。提高烧结温度有助于发光强度增强,这是因为更高的烧结温度提高Y₂O₃的结晶度。2.通过水热法合成尺寸可调的Y（OH）₃:Eu³⁺纳米棒,经高温烧结分解为Y₂O₃:Eu³⁺,并保持纳米棒形貌几乎不变。系统研究了尿素和氢氧化钠浓度对晶体生长、光致发光和电致发光性能的影响。通过XRD、同步热分析（STA）和SEM等材料测试分析一维Y₂O₃:Eu³⁺微纳米棒的晶体结构、成分和形貌。详细分析了一维Y₂O₃:Eu³⁺微纳米棒的生长机制,同时也讨论了结构导向剂尿素的作用。Y（OH）₃晶体c轴的各向异性促使在晶体生长过程中优先沿c轴生长。随着NaOH浓度的提高,晶体生长速率增加,纳米棒的长度和直径随之增加,尿素在反应过程中起提高纳米棒均一性和减小纳米棒的尺寸的作用。NaOH浓度改变对发光性能影响不明显,但随着尿素量的增加,发光先增强后减弱,尿素含量为7.5 mmol时样品光致发光最强,此时比同一条件下不添加尿素样品的光致发光强度增强40%,添加尿素也大幅提高电致发光强度。3.通过无模板剂和表面活性剂辅助的溶剂热法,成功合成了Y₄O（OH）₉NO₃:Eu³⁺纳米片、亚微米球和微米棒,反应过程中溶剂是苯甲醇,碱性试剂是辛胺,钇源是硝酸钇。经高温烧结分解为Y₂O₃:Eu³⁺并保持形貌基本不变。研究了硝酸钇浓度和苯甲醇/正辛胺的体积比对Y₄O（OH）₉NO₃:Eu³⁺生长的影响,提高硝酸盐浓度,形貌逐渐从纳米片转变为亚微米球最终为微米棒,首次仅通过改变浓度就合成纳米片、亚微米球和微米棒三种形貌Y₂O₃:Eu³⁺荧光粉。增加碱性试剂正辛胺的体积比,促进Y₄O（OH）₉NO₃沿轴向生长,径向变化不明显,形貌从亚微米球转变为微米棒。对比研究了Y₂O₃:Eu³⁺纳米片、亚微米球和微米棒的光致发光性能,三者发光强度逐渐增强,这是因为纳米片的表面缺陷较多,易捕获能量发生非辐射弛豫而导致发光淬灭。4.通过NaOH辅助的水热法成功制备了具有菱形十二面体形状的未知化合物,经过详细深入地表征分析,推断此化合物为乙二醇氧钇,首次在含水溶液中合成抗水解的金属醇盐。利用乙二醇与Y³⁺反应生成的金属二元醇化物有高分子缔合,从而有一定的抗水解性。深入探讨了生成乙二醇氧钇的反应机理,研究反应因素NaOH量和EG/H₂O体积比对产物组分和形貌的影响,揭示了NaOH在反应过程中催化和水解作用。通过改变NaOH量可以实现乙二醇氧钇菱形十二面体尺寸在1μm至15μm之间连续可调,过量的NaOH导致乙二醇氧钇菱形十二面体水解,生成氢氧化钇微米棒。增加反应溶液中水的体积也促使乙二醇氧钇菱形十二面体水解,生成氢氧化钇微米棒。此外还研究随着水热时间和水热温度的形貌演化过程,探讨乙二醇氧钇晶体的生长过程,晶体生长通过沉淀溶解再结晶实现。乙二醇氧钇菱形十二面体经高温煅烧分解为Y₂O₃:Eu³⁺菱形十二面体,有明显收缩,菱形十二面体表面有裂痕。由Y（OH）₃:Eu³⁺分解生成的Y₂O₃:Eu³⁺激发峰位置与乙二醇氧钇分解生成的Y₂O₃:Eu³⁺相比发生了红移。此外,随着Y₂O₃:Eu³⁺菱形十二面体的尺寸增加,光致发光强度逐渐增强。