不同壳层厚度的LaF3：Eu3+/LaF3核壳结构纳米颗粒制备及发光性质

表面缺陷会使纳米材料的发光中心产生严重的猝灭，而适当厚度的同质包覆层会减少其猝灭。本文利用共沉淀法合成了LaF₃：Eu³⁺纳米颗粒和LaF₃：Eu³⁺/LaF₃核壳结构纳米颗粒，研究了颗粒的晶体结构、形貌以及不同壳层厚度对发光性能的影响。研究发现：LaF₃：Eu³⁺核心和LaF₃：Eu³⁺/LaF₃核壳结构均为六方结构。包覆同质壳层可以提高稀土离子的发光性能，包覆厚度的不同导致LaF₃：Eu³⁺/LaF₃核壳结构的荧光强度与衰减时间均发生改变。其原因是未掺杂的LaF₃壳层可以将发光中心Eu³⁺离子与LaF₃：Eu³⁺核心的表面隔离，进而减少表面对发光中心的猝灭，提高材料的发光性能。这种修饰作用与壳层厚度相关。     

核壳结构纳米颗粒Gd2O3:Tb3+/SiOx的制备及发光性能研究

以二甘醇为溶剂合成Gd2O3:Tb3+纳米颗粒,并在其表面包覆聚硅氧烷层,得到核壳结构纳米颗粒Gd2O3∶Tb3+/SiOx。为了研究Tb3+离子掺杂浓度对纳米颗粒发光性能的影响,采用几种不同Tb3+掺杂浓度进行纳米颗粒的合成,并对其发光性能进行了检测。结果表明:包裹聚硅氧烷层后的Gd2O3∶Tb3+纳米颗粒分散较好,聚硅氧烷层不会减弱Gd2O3∶Tb3+纳米颗粒的发光性能。Tb3+掺杂浓度对核壳结构纳米颗粒Gd2O3∶Tb3+/SiOx的发光存在浓度猝灭现象,猝灭摩尔分数为5%。这种具有发光特性的核壳结构纳米颗粒可作为生物传感器的探针用于生物分子的检测。     

小粒径同质/异质壳层结构NaGdF_4:3%Nd~(3+)纳米颗粒的近红外发光特性

采用共沉淀法制备了粒径小于5 nm的六方相NaGdF_4:3%Nd~(3+)纳米颗粒.纳米颗粒表面缺陷会使发光中心产生严重的淬灭,对其表面包覆适当厚度的壳层可以有效地减少发光淬灭,提高发光性能.对NaGdF_4:3%Nd~(3+)核心纳米颗粒分别进行同质和异质包覆并且通过调节核壳比制备了不同壳层厚度的NaGdF_4:3%Nd~(3+)@NaGdF_4和NaGdF_4:3%Nd~(3+)@Na YF4纳米颗粒,研究了不同的壳层厚度对核心纳米颗粒发光的影响,并对两种不同核壳结构纳米颗粒的发光性能进行了对比.在808 nm近红外光激发下,NaGdF_4:3%Nd~(3+)纳米颗粒发射出位于约866,893,1060 nm的近红外发射.与核心纳米颗粒相比,核壳结构的纳米颗粒的荧光强度增强,荧光寿命增长,并且随着壳厚的增加,荧光强度出现先增强后减弱、荧光寿命逐步增长的趋势.与相同条件下同质包覆的NaGdF_4:3%Nd~(3+)@NaGdF_4纳米颗粒相比,异质包覆的NaGdF_4:3%Nd~(3+)@NaYF_4纳米颗粒光谱荧光强度增强,寿命增长.     

YVO_4∶Eu~(3+)@SiO_2核壳结构纳米复合材料的合成与表征

用沉淀法制备了尺寸约为8 nm的YVO4∶Eu3+纳米粒子,然后用反相微乳液法在YVO4∶Eu3+纳米粒子的表面包覆了一层Si O2壳。利用XRD、TEM、UV-Vis吸收光谱和光致发光光谱对合成的样品进行了表征。得到的复合物具有较好的核壳结构,通过改变硅酸四乙酯的用量可以改变Si O2壳的厚度。研究了Si O2壳对YVO4∶Eu3+发光性质的影响,结果表明:包覆和未包覆的样品在紫外光激发下都有Eu3+的特征发射;随着Si O2壳厚度的增加,发光强度和量子效率越来越低,Eu3+格位对称性越来越高。     

水热法促进EuVO_4@YVO_4核壳结构纳米颗粒中Eu~(3+)的扩散及其对发光性能的影响

采用共沉淀法制备了EuVO4@YVO4核壳结构纳米颗粒,然后用聚电解质聚苯乙烯磺酸钠对其进行包覆和保护,并在200?C下对样品水热处理0—48 h.在水热处理48 h后,样品的发光强度增强了约5倍,平均发光寿命由0.410 ms延长至0.579 ms.对样品的发光衰减曲线的拟合、分析为Eu3+的扩散提供了有力的证据.这种自内而外的扩散降低了样品核心中Eu3+的局域浓度,削弱了浓度猝灭效应,同时又能够避免表面猝灭效应的发生,从而使得样品的发光寿命变长、发光效率迅速提升.     

核-壳结构的ZnS:Mn纳米粒子的荧光增强

采用反胶束方法制备了ZnS :Mn纳米粒子并对其进行了ZnS壳层修饰 ,采用发射光谱和激发光谱对其光学性质进行了研究。与未包覆的ZnS:Mn纳米粒子相比 ,核 壳结构的ZnS :Mn纳米粒子来自于Mn2 离子的 5 80nm的发光增强了数倍 ,归因于ZnS壳增加了Mn2 离子到纳米颗粒表面的距离 ,减弱了Mn2 离子向表面猝灭中心的传递。样品制备后 ,核 壳结构的ZnS :Mn纳米粒子在 5 80nm的发光随时间略有增强 ,激发光谱的位置未发生明显变化 ,而未包覆的ZnS:Mn纳米粒子在 5 80nm的发光显著增强 ,同时自激活发光减弱 ,激发光谱明显发生红移 ,说明未包覆的ZnS :Mn纳米粒子的尺寸随时间增大 ,而核 壳结构的ZnS :Mn纳米粒子尺寸基本不变。     

强上转换发光的LiLu_(1-x)Yb_xF_4∶Tm@LiGdF_4核壳纳米晶的制备

利用高温热分解法制备了LiLuF_4∶Yb,Tm@LiGdF_4核壳纳米晶。在980nm激光激发下,与未包覆的样品相比,LiLuF_4∶Yb,Tm@LiGdF_4核壳纳米晶的发光增强了15倍左右,这主要是因为通过惰性壳层的包覆可以有效抑制表面猝灭效应。另外,随着核中Yb~(3+)离子的摩尔分数从20%增加到100%,上转换发光强度逐渐增大,最大增加了12.4倍左右。这主要是由于增加Yb~(3+)离子的浓度可以增加纳米粒子对激发光的吸收和提高Yb~(3+)到Tm~(3+)的能量传递速率。所制备的LiYbF_4∶2%Tm@LiGdF_4核壳纳米晶的发光效率高达4%。     

GdF_3∶Ce~(3+),Dy~(3+)@GdF_3∶Eu~(3+)核壳结构荧光粉溶剂热法制备及其多色发光性能研究

采用溶剂热法合成了核壳结构纳米荧光粉GdF_3∶Ce~(3+),Dy~(3+)@GdF_3∶Eu~(3+)。XRD衍射图样显示所制备纳米晶为正交相;在Ce~(3+)的8S7/2→6IJ激发峰激发下,该核壳结构具有明显的多色发光性能,而在相应的非核壳结构中却由于Ce~(3+)共掺导致Eu~(3+)出现荧光猝灭现象。基于CIE坐标,可以看出该体系的核壳结构具有比非核壳结构优越的发光性能,这主要是因为Gd~(3+)起到媒介离子的作用。最后,讨论了壳厚度对发光的影响,结果发现当核壳的量比为1∶3时,荧光粉具有最大的发光强度。     

Tb3+掺杂SiO2纳米核壳结构绿光材料的制备及性能研究

用Sol-Gel法合成了SiO2包覆SiO2:Tb3+的纳米核壳颗粒(用SiO2:Tb3+ @SiO2表示),并研究了核壳配比和制备工艺对其发光性能的影响.TEM和EDS表明SiO2溶液成功包覆于SiO2:Tb3+表面;通过测试荧光性能,发现制备工艺为壳层先陈化再放入核、核壳配比为1.2g∶ 25 mL时,SiO2∶T...     

Ce~(3+)激活磷酸镧及核壳结构纳米晶的制备和发光性能研究

采用油相合成法得到了疏水性、单分散的LaPO4∶Ce3+,LaPO4∶Ce3+/LaPO4和LaPO4∶Ce3+/LaPO4∶Ce3+/LaPO4核壳结构纳米晶。利用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和光致发光光谱(PL)等分析技术对产物的结构、形貌以及发光性能进行了表征。结果表明:所有样品均为单斜相结构,样品的衍射峰呈现宽化现象,可能由于合成的纳米颗粒尺寸较小;Ce3+掺杂LaPO4纳米晶显示了Ce3+的特征发射,在342nm处是一个宽带谱,发光强度随着Ce3+掺杂浓度的增加先增加后减小,在浓度为6at%时发光强度最大,发光强度减弱可能由于浓度猝灭导致的;LaPO4∶Ce3+/LaPO4和LaPO4∶Ce3+/LaPO4∶Ce3+/LaPO4核壳结构纳米晶光致发光强度比LaPO4∶Ce3+纳米颗粒分别提高了41%和95%左右,这可能是由于纳米晶颗粒尺寸的变大及表面钝化效应共同作用的结果;样品的红外光谱数据显示,在1 545和1 461cm-1处出现了分别对应于—COO-的非对称和对称伸缩振动的两个吸收峰,这两个峰的间隔为84cm-1,样品表面有机物的修饰机制可能是羧基的氧原子以双齿模式与金属镧离子发生了配位。     

核/壳结构的ZnS:Mn/SiO_2纳米粒子的制备及发光性质研究

采用溶剂热法制备了Mn离子掺杂的ZnS纳米粒子(ZnS∶Mn),然后利用正硅酸乙酯(TEOS)的水解反应对其进行了不同厚度的SiO2无机壳层包覆。采用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)及荧光发射光谱(PL)对样品的结构及光学性质进行了表征和研究。包覆SiO2壳层后,粒子的粒径明显增大并且在ZnS∶Mn纳米粒子表面可以观察到明显的SiO2壳层。XPS测试印证了ZnS∶Mn/SiO2的核壳结构。随着SiO2壳层的增厚,ZnS∶Mn/SiO2的Mn离子的发光先增强后减弱,这是因为SiO2壳层同时具有表面修饰和降低发光中心浓度这两种相反的作用。当壳层厚度(壳与核的物质的量的比)达到5时,发光效果达到最好,其强度达到未包覆样品的7.5倍。     

核-壳结构的ZnS∶Cu/ZnS纳米粒子的制备及发光性质研究

制备了核-壳结构的ZnS∶Cu/ZnS纳米粒子以及普通的没有壳的Cu2 掺杂的ZnS纳米粒子,研究了ZnS无机壳层对ZnS∶Cu纳米粒子发光性质的影响。透射电子显微镜、激发光谱和发射光谱的研究表明,后加入的Zn2 离子在已经形成的ZnS核表面生长,形成ZnS壳层;而适当厚度的ZnS壳层可以钝化粒子表面,减少无辐射复合中心的数目,抑制表面态对发光的不利影响,提高ZnS∶Cu纳米粒子中Cu2 离子在450 nm左右的发光强度。     

金属离子表面修饰对纳米ZnS∶Mn~(2+)溶胶发光性质的影响

利用胶体化学共沉淀方法制备了纳米ZnS∶Mn2 + 乙醇溶胶 ,观察到Zn2 + 的引入对内部Mn2 + 的4T1→6A1跃迁的 5 80nm橙色发光有激活作用 ,而外加的Mn2 + 对该橙色发光有猝灭作用。Zn2 + 的吸附通过形成单层ZnS壳 ,减少了表面猝灭中心 ,从而使发光强度增加 ,这种表面猝灭中心最有可能是来自表面S2 -孤对电子的悬空键。Mn2 + 的猝灭过程不能用纯粹动态的猝灭过程来描述 ,Mn2 + 本身很可能就是橙光的猝灭中心。考虑到Mn2 + 在颗粒表面上的按泊松分布 ,并假设单个Mn2 + 能 1 0 0 %猝灭Mn2 + 5 80nm发射 ,理论与实验数据很好地符合。通过对猝灭数据的拟合 ,估算出的颗粒尺寸小于用有效质量近似模型算得的 3 .1nm ,分析了可能的原因。     

Eu3+:Y态效应2O3纳米微粒的尺寸效应和表面的研究

通过相同掺杂浓度但不同颗粒尺寸的Eu:Y2O3纳米晶,和相同颗粒尺寸但掺杂浓度不同的纳米晶的发光衰减曲线研究了表面态和限域作用对能量传递的影响.纳米晶与体材料相比,有更高的猝灭浓度,分析了纳米材料中发光中心的猝灭浓度提高的原因.由于纳米材料与体材料相比,纳米晶中的缺陷密度很小,纳米晶中有较少的体猝灭中心.选择合适的颗粒尺寸并对其进行表面修饰,将获得较高发光效率和较高的猝灭浓度.     

壳聚糖/LaF3:Eu3+纳米复合粒子的简易合成及发光特性

在水溶液中采用化学共沉淀法制备了壳聚糖/LaF3∶Eu3+纳米复合粒子.通过透射电子显微镜(TEM),X射线衍射(XRD),傅立叶变换近红外(FT-IR)光谱对样品进行了表征.结果表明:所得纳米复合粒子大小在 20 nm左右,粒径均匀,表面包覆的壳聚糖使其易溶于水,并具备了与生物蛋白偶联的多个基团.测量了该纳米复合粒子的激发光谱与发射光谱,详细说明了各发光峰对应能级的跃迁及其发光机理,分析了不同掺杂浓度对其相对发光强度的影响.结果表明:当 Eu3+离子掺杂摩尔分数为 10%时,样品的相对发光强度达到最大值.最后介绍了壳聚糖/LaF3∶Eu3+纳米复合粒子与荧光蛋白 FITC偶联的方法,以表明其在生物学中潜在的应用价值.     

Y(PV)O_4:Eu~(3+)荧光粉表面包覆Y(OH)_3的性能

采用化学共沉淀法对Y(PV)O4∶Eu3+荧光粉进行表面包膜处理,获得了表面均匀包覆Y(OH)3膜层的Y(PV)O4∶Eu3+荧光粉。用SEM、XRD等手段对其表面形貌、晶格结构性能进行了表征。结果表明:在Y(PV)O4∶Eu3+粉体表面均匀包覆Y(OH)3膜层后,Y(PV)O4∶Eu3+的晶格结构、发光性能没有改变,亮度较未包覆的荧光粉有较大提高,且没有发生色坐标偏移现象。     

YVO_4∶Eu~(3+)纳米微粒发射光谱与温度的关系

测量了非选择激发下YVO4∶Eu3 纳米微粒中Eu3 的5D0→7F2发射光谱随温度的变化。低温下的光谱是很多谱线叠加在一起形成的宽带;而室温下主要是与体材料相似的两条分离谱线。根据选择激发下YVO4∶Eu3 的发射光谱研究得到的结论,把发射光谱分解为两部分之和,一部分来自占据靠近纳米微粒中心的格位的Eu3 离子发射谱线具有与体材料相近峰值;另一部分来自占据靠近表面位置的Eu离子,发射分布在更大的光谱范围内。这两部分发光的相对强度随温度变化的分析表明,YVO4∶Eu3 纳米微粒发射光谱随温度的变化是由于靠近表面的Eu通过表面猝灭中心猝灭而引起的。     

非稀土掺杂协同核壳包裹对氟化物纳米晶上转换发光性能的增强

为提高上转换纳米晶的发光效率,提出协同增强的策略,将核壳包裹和非稀土离子掺杂两种方式进行有效的结合,使上转换纳米晶的发光效率实现"1+12"的增强效果。以Na Gd F_4作为基质材料,Yb~(3+)和Er~(3+)分别作为敏化离子和发光离子,以Li~+离子和Na Gd F_4作为非稀土掺杂离子和包裹壳层来构建核/壳纳米结构,研究两种增强方式的协同作用对Na Gd F4∶Yb~(3+)/Er~(3+)纳米晶的上转换发光性能的影响。结果表明,Li+离子掺杂与包裹Na Gd F4壳层共同作用使得β-Na Gd F4∶Yb~(3+)/Er~(3+)纳米晶的上转换发光增强了39倍,明显优于单一方式的增强效果。通过一系列的优化实验结果发现,Li+离子的最佳掺杂摩尔分数为4%。基于以上实验结果,给出了非稀土离子掺杂核壳纳米晶协同增强上转换发光效率的机理。     

核-壳结构的ZnS:Cu/ZnS纳米粒子的制备及发光性质研究

制备了核-壳结构的ZnS:Cu/ZnS纳米粒子以及普通的没有壳的Cu2 掺杂的ZnS纳米粒子,研究了ZnS无机壳层对ZnS:Cu纳米粒子发光性质的影响.透射电子显微镜、激发光谱和发射光谱的研究表明,后加入的Zn2 离子在已经形成的ZnS核表面生长,形成ZnS壳层;而适当厚度的ZnS壳层可以钝化粒子表面,减少无辐射复合中心的数目,抑制表面态对发光的不利影响,提高ZnS:Cu纳米粒子中Cu2 离子在450 nm左右的发光强度.     

热注射法合成用于生物成像的核壳上转换纳米晶

近几年来,稀土上转换发光纳米材料凭借其生物组织穿透深度大、无组织损伤、无背景荧光干扰和成像灵敏度高等诸多优点,在生物体荧光成像领域展现了巨大的潜在应用价值.本文采用"一次热注射"高温溶剂热法制备不同壳层厚度的NaYF_4:Yb, Tm@NaYF_4上转换发光材料.利用透射电子显微镜、粒径分析、荧光光谱等对产物进行表征,探讨壳层厚度对纳米粒子上转换发光强度的影响.结果表明,在980 nm近红外光照射下,上转换纳米材料能够发出紫外-可见光.而且,由于壳层包覆有效抑制了上转换发光的表面猝灭效应,核壳结构的NaYF_4:Yb, Tm@NaYF_4纳米粒子发光强度比NaYF_4:Yb, Tm提高了数十倍;当壳层厚度为22.7 nm时,上转换发光强度最强.此外,通过对上转换发光颗粒进行酸洗和聚乙二醇(PEG)修饰,提高了纳米材料的生物相容性,并成功将其应用于细胞的上转换荧光成像.