Li+共掺杂对Er3+-Yb3+:TiO2紫外、可见和红外发光同步增强研究

采用溶胶-凝胶(Sol-gel)法制备了Li+共掺杂的Er3+-Yb3+:TiO2粉末.976 nm激光激发下在波长350～1700nm范围内观察到了紫外、蓝色、绿色和红色上转换发光和红外下转换发光.随着Li+共掺杂浓度由0增大到20mol%,Er3+-Yb3+:TiO2的紫外、可见和红外发光强度同步增强.低Li+共掺杂浓度引起的Li+固溶以及高Li+共掺杂浓度引起的相变过程相继破坏了Er3+的晶体场对称性,导致紫外、可见和红外发光显著增强.结果表明共掺杂Li+是一种提高Er3+掺杂材料发光性能的有效方法.     

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。     

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。     

Yb~(3+)/Er~(3+)掺杂比例对BaTiO_3:Yb~(3+),Er~(3+)纳米晶上转换发光分支比的影响

采用改进的溶胶凝胶前驱单体法合成了一系列Er3+单掺和Er3+-Yb3+共掺的BaTiO3:Ln3+上转换发光纳米颗粒,产物经900℃煅烧后得到结晶性极佳的纯立方相BaTiO3纳米晶,尺寸均匀约为100nm。稀土离子浓度较低时不会影响产物的晶体结构和形貌,掺杂浓度达到5%时出现微弱的Ba2TiO4衍射峰,当掺杂浓度达到20%时Ba2TiO4已经占主要部分,此时产物中有大量微米量级的颗粒存在。上转换发光显示:Er3+单掺浓度为0.5%时能获得最强的绿光发射,此时红绿光强度比约为1∶15。当Er3+-Yb3+共掺时,Yb3+极大地抑制了绿光的发射,同时红光发射明显增强,当Yb3+/Er3+大于5∶1后,红绿光强度比稳定在3∶1。上转换机制分析表明,Yb3+浓度较高时会引起Er3+-Yb3+粒子之间的能量逆传递过程,导致红光发射增强,而绿光发射减弱。     

碳酸盐共沉淀法合成Lu2O3∶Er3+纳米粉体及性能表征

分别以硫酸铵、聚丙烯酰胺和聚乙二醇为分散剂,采用碳酸盐共沉淀法合成了Er3+掺杂Lu2O3纳米粉体。应用FTIR、TG-DSC、XRD、SEM等测试方法研究了前驱沉淀物的热分解过程,以及不同类型分散剂对Lu2O3∶Er3+纳米粉体晶粒尺寸和分散性的影响。结果表明,以(NH4)2SO4和PAM为分散剂时,前驱体经1 000℃煅烧2 h所得粉体为粒径在50~70 nm之间的球形颗粒,粉体分散性较好。此外,探讨了在980 nm激光激发下Lu2O3∶Er3+粉体的上转换发光性能。     

Er3+/Yb3+共掺杂SrF2纳米晶的合成及上转换发光特性

利用水热法以聚乙二醇作为分散剂合成了Er3+和Yb3+共掺的SrF2纳米晶.在980 nm半导体激光器激发下.研究了不同Er3+离子掺杂浓度对发光性能的影响,确定了最佳掺杂浓度比,讨论了退火温度对样品发光的影响及样品的协作敏化和声子辅助共振能量传递的上转换发光机制.用X射线衍射和透射电镜对样品的结构和粒度进行了分析.研究结果表明:用水热法在180℃保温13 h下,合成的样品粒径约为50 nm;当CYb3+CEr3+=4:1,而对Er3+掺杂浓度为1.3mol%时,样品上转换发光强度达到最强.     

Ce3+-Yb3+共掺CaF2纳米粒子的近红外发光

采用简单的水热方法制备了一系列Ce3+ -Yb3+共掺的CaF2纳米粒子.XRD测试结果表明,Ce3+和Yb3+不同掺杂浓度下的CaF2纳米粒子结晶良好.SEM和TEM分析表明,纳米粒子的平均粒径为30 nm左右.系统地研究了各样品的发光性质包括激发谱、紫外-可见发射谱、近红外发射谱和荧光寿命.激发Ce3+的5d能级,在900 ～ 1050 nm波长范围得到很强的近红外发射.随着Yb3离子浓度的增加,Ce3的发射强度降低,Yb3+的发射强度先升高后降低,Ce3+的寿命减少,能量传递效率增加.作为一个下转换光转换器,这种材料应用于硅基太阳能电池前端,能够减少电池热损失,增加电池转换效率.     

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     

Yb3+/Tm3+掺杂的NaY(WO4)2纳米晶的制备及发光特性

以聚乙二醇为配位剂,用水热法制备出纳米级上转换发光粉Yb3+和Tm3+共掺杂的NaY(WO4)2。研究了不同cYb/cTm对上转换发光强度的影响,实验表明当cYb/cTm=5∶1时,上转换发光强度最强。用XRD,SEM确定了Yb3+和Tm3+共掺杂的NaY(WO4)2是四方晶系,其粒径在25~35 nm范围,且分散均匀。用980 nm半导体激光器(LD)对其进行激发,在室温下观察到了365 nm附近紫外发射峰、456 nm,476 nm附近的蓝光发射峰和648 nm附近的红光发射峰,分别对应于Tm3+离子的1D2→3H6,1D2→3F4,1G4→3H6和1G4→3F4的跃迁。根据泵浦功率与发光强度的关系得出紫外发射峰、蓝光和红光发射均为双光子过程。     

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。     

Er3+-Yb3+共掺纳米TiO2上转换光催化杀菌作用研究

采用溶胶凝胶法合成了稀土离子Er^3＋-Yb^3＋共掺杂的纳米TiO2晶体粉末,利用XRD,UV-VIS吸收光谱及上转换发射光谱对其结构和光学特性进行了表征．以致病性嗜水气单胞菌为实验菌株,以980nm激光为激发光源,考察了室温下Er^3＋-Yb^3＋共掺杂纳米TiO2的光催化杀菌性能．结果表明,稀土离子掺杂的纳米TiO2可以通过上转换发光的途径增加TiO2对可见光的利用率,从而实现TiO2在可见光和近红外光范围的光催化氧化杀菌作用．     

Upconversion Luminescence of SrTiO3:Er3+ Ultrafine Powders Produced by 785 nm Laser

Er3+ doped SrTiO3 ultrafine powders were prepared by solid state reaction in a molten NaCl flux. The structural properties were characterized by X-ray diffraction, field emission scanning electron microscopy, and Fourier transform infrared spectroscopy. The Stokes emission spectra of Er3+ in SrTiO3:Er3+ ranging from green to near infrared region were investigated under 514.5 nm laser excitation. The green and redupconverted luminescence spectra of Er3+ were measured under excitation into the 4I9=2 level by 785 nm laser. The upconversion mechanisms were studied in detail through laser power dependence and Er3+ ion concentration dependence of upconverted emissions, and results show that excited state absorption and energy transfer process are the possible mechanisms for the upconversion. The upconversion properties indicate that SrTiO3:Er3+ may be used in upconversion phosphors.     

均三嗪衍生物应用于Fe3+和Cu2+的选择性识别研究

合成了2,4-二甲基-6-(4’-N,N-二甲氨基苯乙烯基)-1,3,5-均三嗪(1)和2-苯乙烯基-4,6-二甲基-1,3,5-均三嗪(2)两种化合物,并对其进行了1H NMR,MS,元素分析等表征.采用吸收光谱法研究了金属离子与化合物间的相互作用,结果显示:化合物1对Fe3+和Cu2+表现出高选择性光谱响应,其最大吸收波长由393 nm分别红移至525 nm和513 nm,溶液颜色由黄色变为粉红色.化合物1与Fe3+结合形成1∶1型配合物,其结合常数为1.8×104L mol-1;与Cu2+结合形成2∶1型配合物,其结合常数为2.6×1010L mol-1.化合物2仅对Fe3+呈现显著的光谱变化,其最大吸收波长由304nm红移至357 nm,而Cu2+的加入未引起光谱明显变化,2与Fe3+亦形成1∶1型配合物,结合常数为1.0×105L mol-1.结果表明Fe3+可能与化合物1和2中三嗪N配位,而Cu2+与化合物1中甲氨基中的N配位.同时考察了其它金属离子如Li+,K+,Mg2+,Ca2+,Co3+,Ni2+,Ag+,Cd2+,Hg2+和Zn2+等离子对化合物1和2吸收光谱的影响,结果显示两者光谱均无明显变化,据此提出了高选择性Fe3+,Cu2+的识别体系.     

Yb3+共掺杂对Zn2GeO4∶Mn2+绿色长余辉发光性能增强研究

利用高温固相法合成了Zn2GeO4∶Mn2+以及Zn2GeO4∶Mn2+,Yb3+绿色发射长余辉发光材料,对样品进行了X射线衍射分析、荧光光谱分析、色坐标、热释发光以及发光寿命测量。分析结果表明,在1 050℃下烧结3 h的Zn2GeO4为单相产物,所得Zn2GeO4∶Mn2+发光材料具有良好的发光性能,在紫外灯激发下发出最强发射位于528 nm的宽带发射并具有优良的长余辉发光特性,其色坐标值分别为x=0.145,y=0.773。Yb3+共掺杂对其长余辉发光性能提高明显。余辉发光在暗场环境下肉眼可观察的持续时间超过2 h。通过热释光谱对陷阱进行了分析。对Yb3+共掺杂的长余辉发光增强机理进行了讨论。     

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).     

Er3+和Ce3+/Ce4+掺杂β-BaB2O4纳米棒的制备、结构与发光性质

以Ba(NO3)2、NaBH4、Er2O3和CeO2为原料, 在十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)表面活性剂辅助下, 采用水热法制备了β-BaB2O4 (β-BBO)纳米棒, 稀土离子Er3+单掺杂的β-BBO(β-BBO:Er3+)及Er3+和Ce3+/Ce4+共掺杂的β-BBO(β-BBO:Er3+/Ce3+/Ce4+)纳米棒. 通过X射线粉末衍射(XRD)、傅里叶变换红外(FTIR)光谱、拉曼光谱、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)和光致发光(PL)光谱分别对样品的物相、结构、形貌、成分及光致发光性质进行了表征. 研究结果表明: 微量稀土离子掺杂并不改变β-BBO的结构, 制得的纳米棒尺寸均匀, 长度在200-500 nm 之间, 直径在10-20 nm 之间; β-BBO:Er3+和β-BBO:Er3+/Ce3+/Ce4+纳米棒在400nm光激发下, 在可见光范围内都观察到中心波长为515和542 nm的绿光. 对发光机理的初步研究表明: 发光分别对应于Er3+的2H11/2→4I15/2, 4S3/2→4I15/2跃迁, 铈离子以Ce3+和Ce4+两种形式存在于体系中, Ce3+对Er3+起敏化作用, 可以显著增强β-BBO:Er3+/Ce3+/Ce4+纳米棒的发光强度, 存在Ce3+→Er3+的能量传递过程.     

Ce3+,Tb3+,Eu3+共掺杂Sr2MgSi2O7体系的白色发光和能量传递机理

通过正交试验,采用高温固相法制备了Sr2-x-y-zMgSi2O7∶xCe3+,yTb3+,zEu3+系列样品.使用X射线衍射仪和荧光光谱仪表征了样品的物相和发光性质,并讨论了Ce3+-Tb3+-Eu3+共掺杂Sr2MgSi2O7体系中的能量传递过程.实验结果表明,在327 nm波长激发下,所合成荧光粉的发射峰主要位于387 nm(蓝紫)、542nm(绿)和611 nm(红)处;分别以387,542和611 nm为监控波长,所得激发光谱显示荧光粉在327 nm处有最好的激发.在327 nm光激发下,系列样品发光进入白光区.最优化的荧光粉为Sr1.91MgSi2O7∶0.01Ce3+,0.05Tb3+,0.03Eu3+,其色坐标为(0.337,0.313),是一种潜在的发光二极管(LED)用白色荧光粉.