含纳米晶颗粒的Yb3+/Er3+共掺透明碲酸盐玻璃陶瓷的光谱性质研究

在组成为15Li2O-15Nb2O5-70TeO2-0.1Er2O3-0.4Yb2O3（%, 摩尔分数）的碲酸盐玻璃基础上, 采用两步热处理法制备了透明的含纳米晶颗粒碲酸盐玻璃陶瓷. 通过X射线衍射（XRD）测试表明, 玻璃陶瓷中的晶体颗粒组成为Yb6Te5O19.2或Er6Te5O19.2, 晶粒尺寸约为55 nm. 根据Judd-Ofelt理论计算了Er^3＋离子在基质玻璃和玻璃陶瓷中的光谱参数Ωt（t＝2, 4, 6）以及Er^3＋：4I15/2→4I13/2跃迁自发辐射几率, 根据McCumber理论计算了Er^3＋：4I13/2→4I15/2跃迁的发射截面. 测试了基质玻璃和玻璃陶瓷的拉曼光谱, 对比研究了铒离子在基质玻璃和玻璃陶瓷中1.5 μm处荧光和上转换光谱特性.     

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.     

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。     

P2O5对Li2O-SiO2-Al2O3-K2O-ZnO体系微晶玻璃析晶性能的影响

采用差热分析、X射线衍射及扫描电镜分析手段研究了P₂O₅对Li₂O-SiO₂-Al₂O₃-K₂O-ZnO体系牙科微晶玻璃析晶性能的影响, 并确定了P₂O₅的最适含量. 结果发现P₂O₅是该玻璃体系的有效成核剂, 未添加P₂O₅的玻璃体系成核密度低, 热处理后不能形成微晶体, 且主晶相为硅酸锂; 添加P₂O₅使玻璃在热处理后形成以二硅酸锂为主晶相的微晶玻璃. 该玻璃体系中添加4.5 wt%的P₂O₅可以得到较高体积含量和理想显微结构的牙科二硅酸锂微晶玻璃. P₂O₅含量为6 wt%的基质玻璃发生乳浊, 呈不透明的乳白色.     

银纳米晶对铒镱共掺的TeO_2-WO_3-La_2O_3微晶玻璃发光性能的影响（英文）

通过熔融退火的方法以及热处理技术制备得到含有Er_2WO_6,La_2WO_6晶体的TeO_2-WO_3-La_2O_3-Er_2O_3-Yb_2O_3微晶玻璃,该玻璃具有优异的上转换发光性能。结果表明,在含银纳米晶的碲酸盐微晶玻璃中,银纳米晶和微晶的析出情况与银纳米晶的引入方式和热处理温度有关。经过390℃下15 min的热处理后,AgCl和AgNO_3共掺的碲酸盐微晶玻璃比单掺AgCl或AgNO_3的碲酸盐微晶玻璃具有更高的发光强度。银纳米晶与微晶的引入可协同提高碲酸盐玻璃的上转换发光性。     

Er3+/Tm3+共掺镱基纳米晶上转换白光调控及应用

稀土掺杂上转换白光材料在固态照明、液晶显示器和信息防伪等领域具有重要应用前景。然而,以前的工作主要集中在惰性基质材料体系,难以大幅提升敏化剂掺杂浓度,大大限制了上转换白光发射强度。为解决这一问题,提出一种基于LiYbF₄@LiYF₄的核壳纳米结构设计,以敏化剂LiYbF₄基质为晶核并掺杂适当浓度的激活剂Er³⁺和Tm³⁺,成功实现980nm激发的上转换白光发射。进一步设计了LiYbF₄∶Er/Tm@LiYbF₄@LiYF₄∶Nd核壳壳结构,利用Nd³⁺吸收808nm激发光,实现了980和808nm双通道激发的上转换白光发射。将白光上转换纳米晶结合940nm近红外芯片封装成发光二极管(LED)器件,施加300mA电流激发出明亮的白光,展示了其在白光LED方面的应用潜力。     

立方晶型Sb2O3纳米晶的合成及光催化性能

采用沉淀法合成了立方晶型Sb2O3纳米晶,通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)和电子自旋共振谱(ESR)等对样品进行了详细的表征。以紫外光光催化降解甲基橙为反应模型评价了样品的光催化性能。结果表明:沉淀法合成的立方晶型Sb2O3纳米晶颗粒小,表现出良好的光催化性能。对立方晶型Sb2O3纳米晶光催化降解甲基橙的原因进行了探讨,并提出了降解甲基橙的反应机理。     

Li2O-Al2O3-GeO2-P2O5微晶玻璃的微观结构和离子电导率

采用传统熔体冷却法制备了Li3-xAl2-xGex(PO4)3(x=1.1~1.9)体系玻璃,并通过热处理工艺获得了高电导率的微晶玻璃。通过XRD、TEM和交流阻抗等测试方法,研究了该系微晶玻璃的物相组成、微观形貌和锂离子电导率。结果表明:该系统微晶玻璃析出导电主晶相为LiGe2(PO4)3,杂质相为AlPO4和GeO2。当x=1.5时,由于导电主晶相LiGe2(PO4)3晶粒充分长大、分布均匀,所制备微晶玻璃的室温锂离子电导率最高(5.72×10-4 S.cm-1),可以满足全固态锂离子电池对电解质高室温电导率的要求。     

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.     

Er3+,Yb3+共掺杂NaY(WO4)2上转换荧光粉的制备及其发光性能

应用传统水热法合成出具有四方白钨矿结构的NaY(WO_4)_2微米颗粒及一系列Er~(3+)/Yb~(3+)共掺杂NaY(WO_4)_2上转换荧光粉。利用XRD、SEM、TEM、HRTEM、粒度分布和上转换发光光谱对样品的物相、形貌及上转换发光性能进行分析表征。结果表明,p H值对于制备具有同一形貌的纯相NaY(WO_4)_2微米颗粒发挥重要作用。随着pH值的升高,可以完成从八面体到拟立方体再到片状颗粒的形貌转变。在980 nm近红外光激发下,观测到525及553 nm处的强绿光发射,对应Er~(3+)的~2H_(11/2)→~4I_(15/2)与~4S_(3/2)→~4I_(15/2)跃迁,以及650~680 nm范围内的弱红光发射,对应Er~(3+)的~4F_(9/2)→~4I_(15/2)跃迁,且绿、红光上转换发射均属于双光子过程。此外,通过调节NaY(WO_4)_2∶Er~(3+),Yb~(3+)荧光粉中Yb~(3+)的浓度,可实现对绿光色度的有效控制。     

Ho3+/Yb3+共掺ZnO-Al2O3-GeO2-SiO2玻璃陶瓷的制备和上转换发光性质

综合ZnO-Al_2O_3-SiO_2系和锗酸盐玻璃陶瓷的优点,采用熔融-晶化法首次制备了Ho~(3+)/Yb~(3+)共掺以ZnAl_2O_4为主晶相的ZnO-Al_2O_3-GeO_2-SiO_2系玻璃陶瓷。因[GeO_4]四面体和[SiO_4]四面体都是玻璃网络形成体,讨论了GeO_2取代SiO_2对玻璃陶瓷样品硬度及发光性能的影响,最终确定GeO_2的取代量为10.55%(w/w)时,玻璃陶瓷综合性能最佳。在980 nm泵浦光的激发下,发现强的绿色(546 nm)和弱的红色(650 nm)上转换发光,并研究了不同Ho~(3+)/Yb~(3+)掺杂比对样品上转换发光的影响,最终结果表明当Ho~(3+)/Yb~(3+)掺杂比为1∶11(n/n)时样品荧光强度最强,在绿色上转换发光材料方面具有潜在的应用。     

MgAl2O4∶Er^3+,Yb^3+荧光粉的制备及其上转换发光性能

以尿素为沉淀剂,采用低温水热法结合煅烧过程制备出MgAl2O4∶Er^3+,Yb^3+上转换荧光粉,并对样品的结构、微观形貌及上转换发光性能予以表征。结果表明,随尿素加入量的增大,产物主形貌由六角片状结构向纳米棒状转变,经1100℃煅烧可得纯相镁铝尖晶石结构,且Er^3+和Yb^3+能有效进入MgAl2O4晶格并占据Mg^2+位置形成均匀固溶体。在980 nm光激发下,MgAl2O4∶1.0%(n/n)Er^3+,x%(n/n)Yb^3+(x=0~8.0)荧光粉表现出在524、545 nm处绿光以及658 nm处的强红光发射,红绿光强度均在5.0%(n/n)Yb^3+掺杂时达到最大,但红绿光强度比却在7.0%(n/n)Yb^3+掺杂时达到最大值5.2,这归因于Er^3+-Er^3+之间交叉弛豫(CR)在红光发射过程中所起的重要作用。通过控制荧光粉中Yb^3+的掺杂量,能初步实现对于黄绿光色度的有效调控。     

Er3+/Yb3+共掺杂La2TiO5荧光粉体的制备及上下转换荧光性质

使用溶胶-凝胶法制备了Er³⁺单掺及Er³⁺/Yb³⁺共掺La₂TiO₅荧光粉体样品。经过1 100 ℃下3 h的煅烧,得到了较好的微晶。X射线粉末衍射测试表明样品中不含杂质相。扫描电镜观察表明样品颗粒范围为100~300 nm。紫外激发光谱中,在250~320 nm范围内出现Er离子和临近配位氧离子之间强烈的电荷转移跃迁峰,在350~500 nm出现Er离子f-f跃迁尖锐的吸收峰。在378 nm激发下,Er离子发射强烈的特征绿光(546 nm, ⁴S_3/2-⁴I_15/2),当Er离子物质的量分数达到1%,发射峰强度达到最大。在980 nm激发下的上转换光谱中,Yb离子的共掺杂有效的敏化上转换发光强度。详细讨论了样品的上下转换发光机理及相应能量传递过程。同时测试了样品的荧光衰减和量子产率。     

Ho3+-Yb3+掺杂磷酸盐玻璃陶瓷的制备与发光性能

采用传统熔融法制备了Na_2O-Y_2O_3-P_2O_5-SiO_2前驱体玻璃,并对前驱体玻璃样品进行热处理,成功合成透明磷酸盐玻璃陶瓷。对玻璃陶瓷样品进行XRD分析确定玻璃基质中有Na_(3.6)Y_(1.8)(PO_4)_3晶体析出。讨论了热处理时间对玻璃陶瓷结晶度和晶粒尺寸的影响,确定热处理温度为655℃,热处理时间为2 h。比较Ho~(3+)单掺和Ho~(3+)-Yb~(3+)共掺玻璃陶瓷上转换发光强度,确定Ho~(3+)与Yb~(3+)的最佳掺杂物质的量之比为1∶2。同时讨论了Ho~(3+)-Yb~(3+)之间的能量转移。使用积分球测得样品的上转换发光量子效率。     

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.     

试验优化设计Er3+-Yb3+共掺杂Gd2Ti2O7上转换发光特性

采用溶胶-凝胶(Sol-gel)法制备了Er~(3+)-Yb~(3+)共掺杂Gd2Ti2O7纳米晶粉末,通过试验优化设计的理论建立了Er~(3+)-Yb~(3+)掺杂浓度与发光强度的回归方程,利用遗传算法优化计算出方程的最优解Er~(3+)、Yb~(3+)掺杂浓度分别为5.60%(物质的量分数)和13.43%。Er~(3+)-Yb~(3+)共掺杂Gd2Ti2O7纳米晶粉末为单一面心立方Gd2Ti2O7相结构,随Yb~(3+)共掺杂浓度增加,X射线衍射峰逐渐向高角偏移。在976 nm激光激发下,Er~(3+)-Yb~(3+)共掺杂Gd2Ti2O7获得了分别对应于Er~(3+)的2H11/2/4S3/2→4I15/2和4F9/2→4I15/2跃迁的绿色和红色上转换发光,且绿色和红色发光均为双光子吸收过程。研究了最优样品上转换发光与温度之间的关系,发现绿色上转换发光具有优良的温度传感特性,对红色上转换发光的温度猝灭进行了解释。     

Er3+，Yb3+共掺杂NaY(WO4)2上转换荧光粉的制备及其发光性能

应用传统水热法合成出具有四方白钨矿结构的NaY（WO₄）₂微米颗粒及一系列Er³⁺/Yb³⁺共掺杂NaY（WO₄）₂上转换荧光粉。利用XRD、SEM、TEM、HRTEM、粒度分布和上转换发光光谱对样品的物相、形貌及上转换发光性能进行分析表征。结果表明,pH值对于制备具有同一形貌的纯相NaY（WO₄）₂微米颗粒发挥重要作用。随着pH值的升高,可以完成从八面体到拟立方体再到片状颗粒的形貌转变。在980 nm近红外光激发下,观测到525及553 nm处的强绿光发射,对应Er³⁺的²H_11/2→⁴I_15/2与⁴S_3/2→ ⁴I_15/2跃迁,以及650~680 nm范围内的弱红光发射,对应Er³⁺的⁴F_9/2→⁴I_15/2跃迁,且绿、红光上转换发射均属于双光子过程。此外,通过调节NaY（WO₄）₂：Er³⁺,Yb³⁺荧光粉中Yb³⁺的浓度,可实现对绿光色度的有效控制。     

Gd_2O_3∶Er~(3+)上转换发光粉在染料敏化太阳电池中的应用

采用沉淀-煅烧法制备了Gd2O3∶Er3+上转换发光粉,通过X射线衍射、扫描电子显微镜、能谱和荧光光谱对其进行了表征,并利用该发光粉具有上转换发光的特性将其应用于染料敏化太阳电池(DSSC)。结果表明,管状Gd2O3∶Er3+上转换发光粉可增加电池对太阳光的吸收范围和吸收效率,提高电池的光电流和光电压。研究了掺杂量对电池性能的影响,当掺杂量为5wt%时,光电转换效率从5.93%升高到7.55%,提高约27%。