1. 研究目的与意义及国内外研究现状

发光智能化检测是通过光致发光材料在一定波长的激光激发下，根据发射光谱从而确定材料的损伤程度，其对材料性能的检测及材料失效的预测具有重要意义。然而，利用光谱来检测材料失效的关键在于获得单一性的可见光谱。作为宽禁带的zro2具有较低的声子能量（470cm-1)、较高的折射率、良好的光学透明性和化学稳定性，已成为非常有潜力的发光基质材料。利用zro2的高折射率和可见光区的高透光性制备以zro2为基质的发光材料，其中最主要是以 er3 、eu3 、tb3 、sm3 、yb3 等稀土离子作为发光中心，将其掺入到zro2晶格中或晶格的间隙位置中。利用稀土离子的本征电子跃迁，在一定的激发光源的照射下，稀土离子发生本征电子跃迁至激发态，这一激发态在回到基态的过程中需要放出能量相应于激发态至基态的能量差的光子，从而获得稳定波长的发光。从目前人们在zro2稀土掺杂方面的研究可以看出，主要以弱绿色、红色荧光发射以及红绿掺杂荧光发射为主，且为了获得较佳的荧光效果，通常需要高温烧结，而在烧结过程中，温度因素不仅影响zro2本身的晶体结构，而且还影响其晶粒尺寸大小，随着焙烧温度的提高晶粒尺寸变大。由此可见，获得单一的可见光谱是利用光谱来检测材料失效的重点。

本论文提出以zro2为基质，er3 、sm3 稀土离子为发光中心，从而制备出不同稀土掺杂的纳米氧化锆粉末，通过改进工艺及参数来获得具有较高强度的单一可见光谱。目前，国内关于开展稀土掺杂zro2发光在功能化监测方面的研究较少，而国外的研究工作也刚刚开始，因此，研究稀土掺杂zro2的发光性能对材料的智能化检测具有重要意义，而获得单一性的可见光谱对材料失效的发光智能化检测又有重要价值。

国内外研究现状

目前，国内关于开展稀土掺杂zro2发光在功能化监测方面的研究较少，而国外的研究工作也刚刚开始。已有的研究表明利用zro2的高折射率和可见光区的高透光性制备以zro2为基质的发光材料，其中最主要是以er3 、eu3 、tb3 、sm3 、yb3 等稀土离子作为发光中心，将其掺入到zro2晶格中或晶格的间隙位置中。利用稀土离子的本征电子跃迁，在一定的激发光源的照射下，稀土离子发生本征电子跃迁至激发态，这一激发态在回到基态的过程中需要放出能量相应于激发态至基态的能量差的光子，从而获得稳定波长的发光。鉴于此，美国空军理工学院开发了一种通过在zro2中掺杂不同稀土离子实现不同摩擦阶段的光谱分析，进而分析材料表面的磨损状况。然而，对于利用光谱来检测材料失效的难点在于如何获得单一的可见光谱。但从目前人们在zro2稀土掺杂方面的研究可以看出，主要以弱绿色、红色荧光发射以及红绿掺杂荧光发射为主，单一的发射光谱还较少。

2. 研究的基本内容

1、不同稀土掺杂纳米氧化锆水热合成工艺的研究；

2、不同稀土掺杂的纳米氧化锆组织结构及成分的研究；

3、不同稀土掺杂的纳米氧化锆的光学性能的研究；

3. 实施方案、进度安排及预期效果

方案：

1、本课题利用水热法，通过加入一定量的稀土元素，制得y、y-er、y-sm、y-er-sm掺杂的纳米zro2沉淀；

2、将所得沉淀离心、洗涤并烘干，经过高温烧结，最后得到y、y-er、y-sm、y-er-sm掺杂的纳米zro2粉末；

4. 参考文献

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