Ag@SiO_2@GdF_3:Yb,Er核壳结构纳米材料的制备与增强上转换荧光

采用直接沉淀法成功制备了Ag@SiO2@GdF3:Er,Yb核壳结构纳米上转换发光粒子,并用XRD,TEM,UV-Vis,FTIR以及荧光光谱等对其结构和发光性能进行了表征.XRD分析表明:Ag表面包覆上了结晶良好的正交晶系的GdF3:Er,Yb.TEM照片显示:制备的复合纳米粒子具有明显的球形核壳结构,内核Ag粒子的直径约50 nm左右,包覆后的Ag@SiO2@GdF3:Er,Yb粒径约为80~120 nm,表面光滑且包覆完全.UV-Vis光谱证明:GdF3:Er,Yb和SiO2成功包覆在Ag核表面,包覆后Ag纳米粒子的表面等离子体共振吸收峰发生了红移.荧光光谱表明:在980 nm激光激发下,该复合纳米粒子显示出和纯的GdF3:Er,Yb相同的Er3+的特征红色和绿色上转换发光,以位于655 nm处的Er3+离子的4F9/2→4I15/2的红光发射最强,并且复合粒子的发射光强度比纯的GdF3:Er,Yb有所增强.     

稀土离子掺杂Ba2GdF7纳米颗粒的合成及其上转换发光性质研究

采用热分解法制备了稀土离子掺杂的立方相Ba2GdF7上转换发光纳米粒子。利用X射线衍射(XRD)技术测定了样品的物相,通过透射电子显微镜(TEM)和荧光分光光度计分别分析了样品的形貌、尺寸和上转换发射光谱。实验结果表明:合成的样品为单分散的、其平均尺寸为14 nm,立方相结构的Ba2GdF7纳米颗粒。在980 nm红外光激发下Ba2GdF7:Yb0.2Er0.04纳米颗粒分别发射来自于Er3+离子2H11/2→4I15/2,4S3/2→4I15/2光跃迁的绿光和4F9/2→4I15/2光跃迁的红光发射。     

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.     

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。     

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。     

沉淀法合成纳米晶上转换发光材料Y_2O_2S:Yb,Er

采用沉淀法在不同温度下合成了纳米上转换发光材料Y2O2S∶Yb,Er,运用XRD、TEM和上转换发光光谱对其进行表征。结果表明,使用该法在700℃即能合成纳米上转换发光材料Y2O2S∶Yb,Er,随着合成温度的升高,产物的粒径从60到120nm逐渐增大。上转换发光光谱显示该材料主要有2个发射带,其中红光发射的中心波长位于668nm,绿光发射的中心波长位于525和550nm。此外,对材料的上转换发光过程进行了探讨。     

荧光增强核壳结构NaYF_4:Yb,Er@NaGdF_4@SiO_2@Ag上转换荧光纳米粒子的制备与性能

通过热分解法合成了NaYF_4:Yb,Er油溶性上转换荧光纳米粒子,并以NaYF_4:Yb,Er为晶种制备了核壳结构的NaYF_4:Yb,Er@Na Gd F4荧光纳米粒子,经荧光测试纳米粒子的荧光性能提高了8倍。用反相微乳液法在纳米粒子表面包覆了一层Si O2-(CH2)3-NH2,有效地改善了纳米粒子的水溶性。在Si O2表面沉积Ag纳米粒子,通过贵金属纳米粒子表面等离子共振效应进一步增强了复合纳米粒子的荧光性能,经测试纳米粒子荧光性能又提高了8倍。通过小鼠体内成像实验,发现所合成的纳米粒子生物体内具有较强荧光成像功能。试验中还发现表面活性剂Igepal CO-520和TEOS对包覆层形貌有着重要的影响。     

SiO2包覆Gd2O3:Er3+,Yb3+纳米粉的制备、结构及发光性能

用微乳液法合成出SiO2包覆的Yb3+,Er3+离子舣掺杂的Gd2O3粉体,X射线衍射结果表明所制备粉体为立方Gd2O3结构.透射电镜照片显示其颗粒形状近似为球形,粒径为10～40 nm;该粉体在波长为980 nm的半导体激光器激发下发射出中心波长为562 nm的绿色和660 m的红色上转换荧光,分别对应于Er3+离子的4S3/2/2H11/2→4I15/2跃迁和4F9/2→4I15/2跃迁.发光强度和激发功率关系的研究揭示其均为双光子过程,能量传递和激发态吸收是上转换发光的主要机制.由于其具有高效的上转换发光性能,而经过纳米复合后制成的纳米Gd2O3(核)/SiO2(壳),容易溶于水并易于和有机物结合,能与生物分子结合.     

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.     

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)。     

Er:Yb:KGW激光晶体生长及缺陷研究

采用顶部籽晶(TSSG)法生长ErYbKGW晶体.通过研究助熔剂的种类、组成与溶质的比例关系对晶体生长的影响,设计了合理的工艺条件转速30～40 r·min-1;拉速1～2 mm·d-1;降温生长速率0.05 ℃·h-1;降温速率15 ℃·h-1;生长周期15～20 d.通过对晶体缺陷的观察分析认为,晶体裂缝及包裹物等缺陷与生长工艺条件密切相关,应尽量减少生长过程中的温度、浓度及生长速度的波动,保持晶体的稳态生长.     

Er^3＋／Yb^3＋：Sr3Y2（BO3）4晶体的光谱和激光性质

采用提拉法生长了双掺Yb3+和Er3+离子浓度分别为18.63%和0.87%(原子分数)的Sr3Y2(BO3)4晶体.利用测量的偏振吸收谱结合Judd-Ofeh理论,拟合得到了该晶体中Er3+离子的偏振和有效J-O参数.测量了Er3+离子4I13/2能级和Yb3+离子2F5/2能级的荧光衰减曲线,并计算了4I13/2能级的荧光量子效率和Yb3+到Er3+的能量传递效率.利用Fuchtbauer-Ladenberg公式计算了Er3+离子4I13/2→4I15/2跃迁的偏振受激发射截面.在平-凹谐振腔中,利用97nm波长光纤耦合准连续半导体激光端面泵浦1.12mm厚的该晶体,当输出镜透过率为1.5%时,获得了最大输出功率为1.3 w和斜率效率为20%的1560 nm附近的激光输出.结果表明,Er3+/Yb3+:Sr3+Y2+(BO3)4晶体是一种优良的1.5～1.6 μm波段激光的增益介质.     

水热合成稀土氟化物材料KZnF3∶Er, Yb的上转换发光特性

水热法合成了掺杂Er3+和Yb3+的 KZnF3材料, 研究了Er3+和Yb3+在这种基质材料中的吸收和在980 nm红外光激发下的上转换发光, 对比了不同Yb3+浓度(0%～4%)下的上转换发光特性.实验发现, 在同种材料中, Er3+的红光发光强度要明显强于绿光, 而且掺Yb3+后红光和绿光的光强比不掺Yb3+时都有了很明显地增强.当Yb3+浓度为2%时上转换发光光强达到最强, 大于2%后发光开始减弱.通过分析输出光强与泵浦光强的双对数曲线, 发现Er3+的红光和绿光的发射均属于双光子过程, 最后分析了红光和绿光上转换发光的具体过程和转换通道.     

GdF3∶Er3+，Yb3+的合成和上转换发光特性

采用水热法制备了Er3 离子浓度为3%,yb3 离子浓度分别为10%,20%的GdF3:Er3 ,Yb3 .XRD结果表明:合成的样品均为正交结构的GdF3,Cd0.87Yb0.10Er0.03F3和Gd0.77Yb0.20Er0.03F3样品的晶粒尺寸分别为28和26 nm.研究了980 nm红外光激发的上转换发射光谱.结果表明:红光和绿光发射分别来自于Er3 离子的2H11/2,4S3/2→4I15/2和4F9/2→4I15/2跃迁.样品的绿光发射强度较红光发射强.但绿光和红光发射的相对强度比例与Yb3 离子浓度有关.对Gd0.87Yb0.10Er0.03F3和Gd0.77Yb0.20Er0.03F3样品中可能的上转换发光机制进行了讨论.     

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.     

Yb:Er:Tm:LiTaO3的上转换发白光性能研究

980 nm脉冲激光激发下,首次通过高温固相法制备Yb(10%):Er(1%):Tm(1%):LiTaO3(摩尔分数)多晶粉并实现室温上转换白光.X射线粉末衍射测试结果表明,Yb:Er:Tm:LiTaO3中的掺杂离子并没有改变晶格结构,以取代的方式存在于钽酸锂晶格中.结合功率曲线测试结果和上转换机制研究发现,产生上转换蓝光的Tm3+离子1G4态的布居主要来自双光子同时吸收过程.而单光子上转换输出的红光,则由Tm3+和Er3+离子之间的交叉弛豫过程产生,即3F2/3(Tm3+)+4I15/2(Er3+)→3H6(Tm3+)+4I9/2(Er3+).上转换绿光来源于Yb/Er离子对的二次能量传递.     

ZnWO4:Er3+,Yb3+纳米棒的制备及发光性能

采用水热法以聚乙二醇为分散剂合成了Er3+,Yb3+共掺的ZnWO4纳米棒.X射线衍射、透射电子显微镜分析结果表明:所得产物为直径约20 nm的ZnWO4纳米棒.在激发波长为980 nm的半导体激光器做光源激发下,确定样品的3个发射峰的发光中心位于532、553和656 nm,分别对应于铒离子2H11/2→4I15/2,4S3/2→4I15/2和4F9/2→4I15/2的跃迁.     

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).