ZrO2∶Er3+,Yb3+纳米晶的制备及Er3+离子能级在晶体场中的分裂

采用1,3-丁二醇低热结晶法制备了ZrO2∶Er3+,Yb3+纳米晶.常温下,用980nm的红外激光激发可以观察到很强的ZrO2∶Er3+,Yb3+纳米晶红光发射,用荧光光谱仪记录了该上转换光谱.X射线粉末衍射(XRD)结果表明,ZrO2∶Er3+,Yb3+纳米晶属于立方晶系.研究了纳米晶的上转换发光机理,根据晶体场理论对Er3+的2个上转换能级进行了Stark分裂计算,对2个能级之间的谱线进行了归属,进一步证实了980nm激发Er3+离子的上转换经历两个过程:一是连续吸收2个980nm光子的过程,二是吸收980nm光子,电子转移到亚稳态能级后,再吸收980nm光子的过程     

Er3+/Yb3+共掺纳米In2O3的制备及上转换发光

用低温溶剂热法以乙二醇为溶剂合成了Er3+和Yb3+共掺的In2O3纳米晶。用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、漫反射光谱和上转换发光光谱对样品进行了分析。XRD和TEM结果表明,产物为纯的立方相In2O3结构,粒径约为30 nm;漫反射光谱显示了In2O3∶Er3+,Yb3+纳米晶在522、653和975 nm附近有3个吸收带;在980 nm近红外光激发下,样品发射出中心波长为525及555 nm的绿光和662 nm的红光,分别对应于Er3+的2H11/2→4I15/2、4S3/2→4I15/2和4F9/2→4I15/2跃迁;研究了Er3+和Yb3+离子的不同掺杂浓度对发光强度的影响,确定了Yb3+和Er3+离子的最佳掺杂浓度均为3%;双对数曲线显示绿光和红光的发射过程均为双光子吸收过程,对样品的上转换发光机制进行了初步讨论。     

Gd3+/Yb3+掺杂ZnO量子点作为双模式磁共振/CT成像探针

基于结合磁共振成像(MRI)的高空间分辨率和CT成像的深穿透能力设计思想,在乙醇溶液中水解醋酸锌、醋酸钆和醋酸镱,制备了油酸稳定的Gd3+/Yb3+掺杂ZnO量子点(ZnO∶Gd/Yb),并对其表面进行了氨基修饰。研究了ZnO∶Gd/Yb量子点的弛豫性能、X射线吸收性能、细胞毒性及体外MRI和CT成像。当Zn2+,Gd3+,Yb3+的摩尔比为1.0∶0.12∶0.20时,ZnO∶Gd/Yb量子点展现了最高的弛豫效率6.06 mmol/(L.s)对X-射线的吸收能力也显著高于临床CT造影剂碘比醇。体外MRI和CT成像实验表明,当Gd3+的浓度为1.5 mmol/L时,T1加权MRI信号明显增强,当Yb3+的浓度为5 g/L时,可呈现清晰的CT图像。细胞毒性实验表明,ZnO∶Gd/Yb量子点的浓度低于1.5 mmol/L(Gd3+)时,量子点的毒性相对较低。     

NaY(WO4)2∶Eu3+/Tb3+/Tm3+白色荧光粉的制备与发光性能

采用溶剂热法合成了一种单一相白色荧光粉NaY(WO4)2∶Eu3+,Tb3+,Tm3+。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、X射线能谱(EDS)及荧光光谱(PL)对制备的系列样品的物相、形貌和荧光性质进行了表征。结果表明:在荧光粉NaY(WO4)2∶x%Eu3+,4%Tb3+,1%Tm3+(x=5,10,15,20)中,随着Eu3+掺入量的增加,发光从绿光区进入白光区。同时观察到Tb3+到Eu3+的有效能量传递。     

Y2O2S∶Er3+，Yb3+的制备及Er3+离子在晶场中的能级分裂

采用沉淀法制备前驱体,通过不同温度合成了上转换发光材料Y2O2S∶Er3+,Yb3+,运用XRD,SEM和上转换发射光谱对其进行表征。结果表明,所合成的Y2O2S∶Er3+Yb3+属于六方晶系晶体,随着合成温度的升高,产物的粒径不断增大,上转换发射光强度逐渐增加。研究Y2O2S∶Er3+Yb3+的上转换发光过程,红光发射和绿光发射分别源于Er3+离子的4F9/2→4I15/2以及2H11/2→4I15/2,4S3/2→4I15/2能级跃迁。利用群论计算了晶场中Er3+离子的能级分裂数目。     

Li+掺杂对TeO2:Tm3+/Er3+/Yb3+纳米材料上转换发光的增强作用

采用水热法制备了发白光的Li+掺杂α-TeO2∶Tm3+/Er3+/Yb3+和β-TeO2∶Tm3+/Er3+/Yb3+纳米上转换发光材料。采用X射线衍射、透射电镜和上转换发光光谱对制备的TeO2∶Tm3+/Er3+/Yb3+/Li+纳米材料进行表征,结果显示:Li+的掺入基本不改变纳米材料的晶型和结构;在980 nm近红外光的激发下,纳米材料发射出中心波长476 nm的蓝光,525 nm及545 nm的绿光和659 nm及675nm的红光,分别对应于Tm3+的1G4→3H6能级跃迁,Er3+的2H11/2→4I15/2和4S3/2→4I15/2能级跃迁,Er3+的4F9/2→4I15/2能级跃迁和Tm3+的3F2→3H6能级跃迁;Li+的掺入能够增大白光体系的发光强度,基本不改变纳米材料的白光颜色。此外,探讨了纳米材料的上转换发光机理。     

Dy3+单掺及Dy3+,Er3+共掺GdVO4纳米粒子的制备及发光性能的研究

用水热法制备了Dy3+单掺及Dy3+,Er3+双掺GdVO4纳米荧光粉,通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、红外光谱仪(FTIR)和荧光(FL)光谱对合成样品的结构、形貌和发光性能进行表征;探讨了Dy3+掺杂浓度、络合剂对GdVO4:Dy3+纳米晶的结构、形貌和发光性能的影响;考察了不同波长的近红外光和紫外光激发的GdVO4:Dy3+,Er3+,得到不同颜色的上转换和下转换荧光光谱。以760~830 nm近红外光和210~380 nm紫外光激发GdVO4:Dy3+纳米晶,可获得Dy3+蓝绿色双模发光;其中蓝光来自于Dy3+离子的4F9/2→6H15/2跃迁,绿光由Dy3+离子4F9/2→6H13/2跃迁产生。     

Na(Y1.5Na0.5)F6:Yb3+/Er3+纳米棒的制备及其上转换发光特性

采用水热合成法,使用油酸作为乳化剂制备了Yb3+/Er3+共掺杂六角相Na(Y1.5Na0.5)F6纳米棒。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)以及荧光光谱等测试手段对所制备的样品进行表征。测试结果表明,Na(Y1.5Na0.5)F6纳米晶的晶格常数为a=b=0.600 nm,c=0.352 nm。在980 nm红外光激发下,Yb3+/Er3+共掺杂Na(Y1.5Na0.5)F6纳米棒发出从红光到近紫外的上转换荧光,其中红光、绿光和近紫外光分别对应于Er3+离子4F9/2→4I15/2,(2H11/2,4S3/2)→4I15/2和(2G11/2/2H9/2)→4I15/2的能级跃迁。详细讨论和分析了各荧光波段的上转换发射过程。     

GdF3∶Eu3+/NaGdF4∶Eu3+纳米晶的水热合成及发光性质

采用水热法,以聚乙二醇(400)为分散剂,以NaOH和HNO3溶液调节初始溶液pH值,合成GdF3∶Eu3+和NaGdF4∶Eu3+纳米晶。XRD和SEM结果表明:在酸性溶液(pH=3,5)、中性溶液(pH=7)和碱性溶液(pH=9)中,分别获得具有正交结构的GdF3∶Eu3+纳米晶,GdF3∶Eu3+和NaGdF4∶Eu3+混合晶,六方结构NaGdF4∶Eu3+棒状微米晶。根据Scherrer公式估算pH=3和pH=5时制备纳米晶的一次性粒径分别为49和28 nm。样品的发射光谱结果表明:特征发射峰来自于5D2、5D1、5D0到7FJ跃迁。在主晶相为GdF3样品中,主发射峰来自于Eu3+的5D0→7F1的磁偶极跃迁;晶相为NaGdF4样品的主发射峰来自于Eu3+的5D0→7F2电偶极跃迁。5D0→7F1和5D0→7F2跃迁发射相对强度比值显示:Eu3+在NaGdF4晶体中的格位对称性下降。激发光谱显示出Gd3+和Eu3+具有较好的能量传递。     

Yb3+,Er3+掺杂的NaGd(MoO4)2纳米晶的制备及发光性能

采用水热合成技术成功制备了一种新型的上转换发光纳米晶体NaGd(MoO4)2:Yb3+,Er3+.采用X射线粉末衍射分析、透射电镜和光谱分析对不同条件下所得样品的结构和发光性能进行了表征.NaGd(MoO4)2:Yb3+,Er3+和NaGd(MoO4)2具有相同的晶体结构,属于四方晶系;透射电镜观察表明,所得晶体为直径约为20 nm的纳米棒;在980 nm红外激光器的激发下,观察到了3个明显的上转换发射峰,发光中心分别位于531,552和656 nm,分别对应于Er3+2H11/2→I15/2,4S3/2→I15/2和4F9/2→4I15/2的跃迁.     

NaGd（WO4）2:Yb3+,Tm3+纳米粉的制备与上转换发光性能

以聚乙二醇为络合剂,采用水热法成功制备了NaGd(WO4)2:Yb3+,Tm3+纳米粉。运用X射线粉末衍射、扫描电镜和光谱分析对制备的样品结构和发光性能进行了表征。结果表明,NaGd(WO4)2:Yb3+,Tm3+为四方晶系,晶粒尺寸约为50 nm。在980 nm半导体激光器激发下获得了发射光谱,有3个发射峰,发光中心位于455,476和650 nm,分别对应1D2→3F4,1G4→3H6,1G4→3F4的跃迁。讨论了Yb3+,Tm3+能量转换过程和机制。泵浦功率与发光强度关系表明,455,476和650 nm的3个发射均属于三光子过程。     

静电纺丝技术制备Y_2O_3∶Yb~(3+),Er~(3+)上转换纳米纤维及其表征

采用静电纺丝技术制备了PVA/[Y(NO3)3+Yb(NO3)3+Er(NO3)3]复合纳米纤维,将其在适当的温度下进行热处理,得到Y2O3∶Yb3+,Er3+上转换纳米纤维.XRD分析表明,复合纳米纤维为无定形,Y2O3∶Yb3+,Er3+上转换纳米纤维属于体心立方晶系,空间群为Ia3.SEM分析表明,复合纳米纤维的平均直径约为150nm;随着焙烧温度的升高,纤维直径逐渐减小.经过600℃焙烧后,获得了直径约60nm的Y2O3∶Yb3+,Er3+上转换纳米纤维.TG-DTA分析表明,当焙烧温度高于600℃时,复合纳米纤维中水分、有机物和硝酸盐分解挥发完毕,样品不再失重,总失重率为83%.FTIR分析表明,复合纳米纤维与纯PVA的红外光谱一致,当焙烧温度高于600℃时,生成了Y2O3∶Yb3+,Er3+上转换纳米纤维.该纤维在980nm的半导体激光器激发下发射出中心波长为521,562nm的绿色和656nm的红色上转换荧光,分别对应于Er3+离子的2H11/2/4S3/2→4Il5/2跃迁和4F9/2→4Il5/2跃迁.对Y2O3∶Yb3+,Er3+上转换纳米纤维的形成机理进行了讨论.     

稀土掺杂NaLuF4超薄纳米片的上转换发光特性研究

基体材料的特性和敏化离子对于稀土发光离子的发光特性有显著影响。通过在高效上转换基体材料NaLuF4掺杂Nd3+和Yb3+两种离子共同敏化发光离子Er3+,采用水热法合成了Nd3+,Yb3+,Er3+三种稀土离子掺杂的NaLuF4超薄六角纳米片,利用透射电镜、X射线衍射确定了其形貌和晶体结构。在980 nm红外光激发下测试了其上转换发光特征、荧光衰减、总体发光强度。荧光光谱表明未掺杂Nd3+离子的样品,随着Yb3+敏化离子浓度的增加(2%~12%(摩尔分数)),中心波长为539 nm的绿光强度相对于中心波长为654 nm的红光单调减弱;掺杂3%Nd3+的绿光发射强度随Yb3+离子增加先增强,后减弱。结合简化能级图分析了上转换发光过程与机制。     

NaYF4∶Er3＋, Yb3＋纳米晶的液相合成

采用丙三醇液相结晶法制备了NaYF4∶Er3＋, Yb3＋上转换纳米晶, 合成步骤被简化. 常温下, 用980 nm的红外激光激发可以观察到很强的绿光、红光发射, 用荧光光谱仪记录了该上转换光谱. X射线粉末衍射(XRD)结果表明, 该方法制备NaYF4∶Er3＋, Yb3＋纳米晶属于立方混合六方晶系. 研究了纳米晶的上转换发光机理, 根据晶体场理论对Er3＋的两个上转换能级进行了Stark分裂计算, 对两个能级之间的谱线进行了归属, 进一步证实了980 nm光子激发Er3＋离子的上转换机理, 一个是连续吸收两个980 nm光子的过程(激发态吸收), 另一个是吸收980 nm光子后, 电子转移到亚稳态能级, 然后再吸收980 nm光子过程(能量转移上转换).     

基于NaYF_4∶Yb~(3+),Er~(3+)上转换发光纳米晶的复合微球组装及其光动力活性

采用微乳液法,以NaYF4∶Yb3+,Er3+纳米晶为发光基元,肽菁锌(Zn Pc)光敏分子与十八碳烯-马来酸酐共聚物(PMAO)为功能分子,一步组装获得了NaYF4-Zn Pc-PMAO复合微球,此微球同时具备成像与光动力活性功能,NaYF4可作为低生物背景的荧光成像剂,同时其上转换发光可以敏化Zn Pc用于光动力活性研究,PMAO分子经过简单的水解反应即可实现表面羧基功能化。TEM,Zeta电位与PL测试证实了微球的结构与性能。利用荧光共聚焦成像技术实现了对Hela细胞的发光成像;进一步通过单线态氧监测及980 nm光照下的MTT法细胞活性测试表明微球具有光动力活性功能。     

荧光纳米材料YPO4∶Sm3+@YPO4@聚乙二醇的构筑及其荧光性能

为了改善稀土磷酸盐的疏水性和荧光性能,利用水热和微波的方法构筑了双层荧光纳米材料YPO₄∶Sm³⁺@YPO₄@PEG (PEG为聚乙二醇)。首先通过调控YPO₄∶Sm³⁺与YPO₄的物质的量之比制备不同壳厚的核壳结构纳米发光材料YPO₄∶Sm³⁺@YPO₄,优选能够增强主体荧光性能的最佳物质的量之比。然后选用PEG进行包覆,得到YPO₄∶Sm³⁺@YPO₄@PEG。利用X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、傅里叶变换红外光谱和荧光光谱对产物的结构、形貌和荧光性能进行了表征。结果表明：包覆前后的纳米荧光粉都具有单一的四方晶系(YPO₄)结构,呈纳米球型,半径60~100 nm,包覆层的厚度10~20 nm。双层核壳结构的YPO₄∶Sm³⁺@YPO₄@PEG的荧光强度比纳米荧光粉YPO₄∶Sm³⁺增强了6倍多。可见该双层荧光纳米材料不仅具有亲水性和生物相容性,也增强了YPO₄∶Sm³⁺的荧光强度。     

稀土双掺Y2O2S双波长响应上转换发光材料制备及性能研究

采用高温固相反应法制备出针对980,1550 nm均响应的Y2O2S:Er3+,Yb3+红外上转换发光材料。通过正交实验研究了稀土掺杂浓度、灼烧温度、灼烧时间、助熔剂用量等对产物发光性能影响的主次关系,并确定出最佳配比和制备工艺参数。采用X射线粉末衍射仪、荧光分光光度计等手段对样品的物相及发光性能进行了测试与表征。综合考虑样品的双波长响应效果,确定样品的最佳配方为A4B3C1D3E2(即Er3+浓度10%,Yb3+浓度7.5%,1100℃,5 h,助熔剂用量为质量比m(Y2O3)∶m(S)∶m(Na2CO3)=10∶3∶2)。样品为六方晶系Y2O2S结构,Er3+,Yb3+的引入未改变晶体结构。在980和1550 nm激发下,样品发出源于Er3+的2H11/2→4I15/2,4S3/2→4I15/2跃迁的绿光(520～570nm)和4F9/2→4I15/2跃迁的红光(650～680 nm)。     

Er3+和Yb3+共掺杂La2Ti2O7纳米晶的上转换发光

采用溶胶-凝胶法制备了 Er3+单掺杂A2 Ti2O7(A=La,Y,Gd)和Er3+,Yb3+共掺杂的La2 Ti2O7纳米晶样品.用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和紫外-可见-近红外光谱仪分别对样品的结构、形貌和光吸收性质进行了表征;测试了样品在980 nm激光激发下的室温上转换光谱.结果发现,样品都发出了很强的绿光(大约在525和549 nm)和红光(大约660 nm).通过研究这些基质的晶体结构对上转换发光的影响,发现La2 Ti2O7基质中Er3+离子的上转换发射最强.对La2 Ti2O7纳米晶的上转换发光研究表明,Yb3离子能够有效地敏化Er3离子的上转换发射.对上转换发光强度与泵浦功率的依赖分析,发现红光和绿光的发射均属于双光子吸收过程,最后讨论了Er3+和Yb3的上转换发光机制.     

NaYF4:Yb,Er/Tm上转换荧光纳米材料的合成、修饰及应用*

上转换荧光纳米材料NaYF4:Yb,Er/Tm因具有独特的上转换发光性能,在固体激光器、三维立体演示、红外成像等很多方面都有着重要的应用。近年来,NaYF4:Yb,Er/Tm上转换纳米颗粒作为荧光标记物用于生物标记引起了研究者的浓厚兴趣。合成出高质量、高荧光性能的NaYF4:Yb,Er/Tm上转换纳米颗粒是使之能够在生物医学等领域广泛应用的前提条件。本文针对NaYF4:Yb,Er/Tm上转换荧光纳米颗粒的合成方法、表面修饰以及生物应用等方面的研究进展进行综述。     

共掺La3+对Sr2SnO4∶Sm3+的余辉增强

研究了以La3+离子为辅助激活剂,对Sm3+掺杂的发光材料Sr2SnO4:Sm3+余辉性能的影响。采用传统的高温固相法合成Sr2SnO4∶Sm3+,La3+红色长余辉发光材料。利用X射线粉末衍射仪、荧光光谱仪、热释光剂量仪等手段对粉末样品进行了表征。分析结果表明,在1400℃得到了单相Sr2SnO4,Sr2SnO4∶Sm3+,La3+发光粉末有563、599和646 nm 3个发射峰,与Sm3+单掺杂的Sr2SnO4∶Sm3+相比,其光谱发射峰位没有明显变化。余辉亮度衰减曲线表明适量的La3+掺杂可以延长Sr2SnO4∶Sm3+的余辉时间。通过对热释光谱的分析,解释了双掺杂发光粉余辉性能增强的原因,La3+掺杂增加了更多适宜深度的陷阱(VSr″),可以有效存储光能,增强余辉的时间和强度。