β-NaYF4:Yb,Er/Tm/Ho上转换纳米晶的制备及其水溶性研究

利用低温成核和高温生长的原理, 选用蓖麻油酸(RA)为表面活性剂, 合成了上转换纳米晶β-NaYF₄ :Yb, Er/Tm/Ho.结果表明, β-NaYF₄ :Yb, Er/Tm/Ho纳米晶的粒径约为45 nm, 晶相为纯六方相.在980 nm激发下, β-NaYF₄ :Yb, Er/Tm/Ho纳米晶呈现较强的上转换发光.通过将其溶解在二氯甲烷和水的混合溶液中可知, RA-NaYF₄ 纳米晶只能分散在水中且在暗场下形成明亮的绿光, 而二氯甲烷中没有, 证明其具有良好的水中分散性, 并且在酸性和碱性条件下, 其荧光性能稳定.     

透明β-NaYF4：Yb,Tm/PMMA 纳米复合材料的制备及其光学性能

采用高温溶剂热法制备了一系列不同Yb³⁺掺杂浓度的上转换发光纳米粒子β-NaYF₄：Yb,Tm和核壳结构的β-NaYF₄：Yb,Tm@β-NaYF₄：Yb纳米粒子。采用X射线衍射（XRD）、场发射扫描电镜（FESEM）、光致发光（PL）谱对材料的物相结构、形貌特征和发光性质进行了表征和研究,并特别研究了温度对材料发光性能的影响。结果表明：保持Tm³⁺浓度不变,随着Yb³⁺掺杂浓度的增加,β-NaYF₄：Yb,Tm的发光强度先增大后减小。当Yb³⁺掺杂摩尔分数为30%时,474 nm和645 nm处的发光强度达到最大值;当Yb³⁺掺杂摩尔分数为50%时,450 nm和692 nm处的发光强度达到最大值。在β-NaYF₄：Yb（30%）,Tm上包裹一层β-NaYF₄：Yb壳层后,其发光显著增强,随壳层Yb³⁺摩尔分数的增加,发光强度也是先增大后减小。当壳层Yb³⁺摩尔分数为10%时,核壳结构纳米粒子的发光强度达到最大值;当壳层Yb³⁺摩尔分数达到40%时,核壳结构纳米粒子的发光强度已经低于未包裹时。将样品进行热处理后,荧光增强。样品的发光强度随环境温度的升高,红光变弱,蓝光增强。采用原位聚合法将β-NaYF₄：Yb,Tm纳米粒子与PMMA制成复合材料后,仍能保持较好的透明度和发光强度。     

水热法合成稀土氟化物材料YLiF4:Er,Tm,Yb的上转换发光特性

利用水热法合成了不同掺杂浓度Er^3 ,Tm^3 和Yb^3 的YLiF4材料,研究了Er^3 ,Tm^3 和Yb^3 在材料中的光吸收,以及在980nm红外光激发下样品的上转换发光特性。实验发现,在980nm激光激发下,光功率为数10mW,材料可以发出很强的白光。测量发现,蓝光来源于Tm^3 绿光来源于Er^3 ,而红光来源于Tm^3 和Er^3 的共同作用。通过分析输出光强与泵浦功率的双对数曲线,发现484nm蓝光发射,524和552nm绿光发射以及665nm红光发射均属于双光子过程,450nm蓝光和359nm紫外光属于三光子过程。分析发光机理属于协作敏化和声子辅助共振能量传递过程的结合。     

LaF3∶Er,Yb纳米颗粒掺杂有机/无机杂化材料制备光波导放大器及特性研究

采用LaF₃∶Er,Yb纳米颗粒掺杂有机/无机杂化材料作为有源材料,制备了掩埋条形结构光波导放大器,研究了放大器在室温下的增益特性和波导中的频率上转换现象. 当抽运功率60 mW时,波导中明显可见绿色上转换发光,观测到Er³⁺从²H_9/2,²H_11/2,⁴S_3/2,⁴F_9/2到基态⁴I_15/2跃迁分别对应的4个波长分别为405?nm, 520?nm, 544?nm和650?nm的发射峰,分析了其产生机理. 当输入信号光06?mW,抽运功率160 mW时,在1535?nm波长处获得15 dB/cm的相对增益. 关键词： 光波导放大器 增益 上转换     

热解法制备KY3F10: Yb, RE(RE=Er, Ho, Tm)纳米晶及其特性研究

有机染料和量子点等荧光标记材料存在发射光谱宽、 光热稳定性差和细胞毒性等缺陷, 限制了其在生物学研究中的应用. 镧系掺杂上转换发光材料不存在"自发荧光"和"光漂白"现象, 灵敏度高, 长期稳定性好, 利于活体检测. 论文首次采用热解法, 以油酸和十八烯为表面活性剂和溶剂, 制备了KY₃F₁₀: Yb, RE(RE=Er, Ho, Tm) 纳米晶. 研究了油酸含量对产物形貌和粒径尺寸的影响, 当油酸与十八烯的比例为3:1时, 为制备类球形单分散纳米晶体的最佳工艺条件, 在980 nm半导体激光器激发下, 样品KY₃F₁₀: Yb, RE(RE=Er, Ho, Tm) 分别发射出较强的黄绿、 绿色和蓝色光, 这些结果显示KY₃F₁₀: Yb, RE(RE=Er, Ho, Tm) 纳米粒子作为生物探针在多重荧光标记方面具有优异的特性.     

NaYF4:Er3+,Yb3+UCNPs为供体的均相荧光分析

在基于荧光共振能量传递(FRET)的均相分析中,小尺寸的上转换发光纳米晶(UCNPs)用作供体被认为有很大的优势。通过配体交换的方式制备了大小约12nm、表面带有氨基的水溶性NaYF4∶Er3+,Yb3+UCNPs。傅里叶变换红外光谱证明配体交换成功;扫描电镜表明UCNPs的形貌和尺寸没有改变;圆二色光谱表征亲合素偶联UCNPs前后二级结构变化较小。以亲合素化的NaYF4∶Er3+,Yb3+UCNPs为供体;受体为生物素标记的藻红蛋白。通过亲合素—生物素系统拉近供体和受体,引发共振能量传递。当体系中加入自由的生物素分子,它们竞争地与UCNPs表面的亲合素结合,抑制能量传递过程,从而荧光光谱发生变化。根据这种光谱变化与加入生物素量之间的关系,对其进行定量检测,获得了纳摩尔级的检测限。     

微乳液法制备NaYF4：Yb3+, Er3+粉体及其发光性能

采用微乳液法制备了纯相立方和六方晶相NaYF₄：Yb³⁺,Er³⁺发光材料,微乳液体系选择了CTAB（十六烷基三甲基溴化铵）-正丁醇-正辛烷-水。研究了NaF/Y³⁺比例、反应温度、反应时间和体系pH值等对相形成的影响,以及陈化、后续热处理温度和时间对颗粒尺寸和发光性能的影响。结果表明：在NaF/Y³⁺比例小于5、体系pH=5~6、反应温度为140 ℃、反应时间为24 h的条件下,可得到立方相α-NaYF₄：Yb³⁺,Er³⁺,粒径约为200 nm;在NaF/Y³⁺比例大于5、体系pH=1~4、反应温度为160 ℃、反应时间为60 h以上的条件下,可得到六方相β-NaYF₄：Yb³⁺,Er³⁺,粒径约为1 μm。样品在980 nm激光激发下,在521,529,541,549 nm 处有发光峰,最强发光峰为541 nm,表现为明亮的绿色。     

超薄金壳包覆NaYF4:Yb,Er@SiO2纳米结构的可控合成与表面增强上转换荧光

利用原位还原法成功制备了尺寸均一、超薄完整金壳包覆的NaYF₄:Yb,Er@SiO₂@Au（NSA）纳米结构,其XRD、TEM、EDX、HRTEM-HAADF、Mapping及吸收光谱表征结果表明,SiO₂壳及纳米金壳的平均厚度分别约为5 nm和2 nm。在980 nm连续激光激发下,系统研究了核壳结构的上转换荧光强度与氯金酸浓度的依赖关系。稳态光谱结果显示,NSA与仅SiO₂包覆样品（NS）相比Er³⁺的红绿荧光强度均增强了~2.8倍。通过分析上转换荧光动力学过程及利用FDTD方法模拟,讨论了表面等离激元增强上转换荧光的机制。     

NaYF4∶Yb,Er/氧化石墨烯纳米复合材料的制备、表征及上转换发光性能

采用“一锅”和直接混合两种制备过程,制得了NaYF₄∶Yb, Er/氧化石墨烯（rGO）和SiO₂包覆NaYF₄∶Yb, Er/rGO两系列纳米复合材料。各种测试结果表明,NaYF₄∶Yb, Er是以α型立方结构和纳米粒子形状存在于复合材料中,粒径主要在30～70 nm间,而rGO则较好地分散在其中,但“一锅”法制得的rGO呈现更好的分散性。Raman光谱证实,在这两种纳米材料之间存在表面耦合相互作用,且随着rGO相对含量增大,它们之间接触面积逐渐增多,相互作用也逐渐增强。上转换发光测试结果表明,rGO具有很好的发光猝灭效应和光限幅现象,尤其是对NaYF₄∶Yb, Er的红光带影响更加显著。随着rGO相对含量逐渐增加,红光带发光强度逐渐降低,而绿光带变化不大。对于使用不同方法制备的样品,在具有相似含量情况下,由于团聚rGO具有更强的吸光作用,SiO₂包覆样品的红光带发光强度受到rGO影响更大。     

NaYF4∶Yb,Er@SiO2与Au纳米粒子荧光共振能量传递系统的构建与研究

采用SiO2对NaYF4∶Yb,Er油相上转换纳米晶进行包覆以实现其水溶性,通过在SiO2壳表面吸附Au纳米粒子,进一步构建了NaYF4∶Yb,Er@SiO2与Au纳米粒子能量传递的体系,该体系可实现对NaYF4∶Yb,Er上转换纳米粒子红绿光比的连续可调。该研究结果有助于实现上转换发光纳米材料在生物成像、检测和传感等方面的应用。     

试验优化设计GdTaO4:RE/Yb(RE=Tm,Er)荧光粉制备及上转换发光特性研究

为得到GdTaO₄:RE/Yb(RE=Tm, Er)系列最大特征发光强度的上转换荧光粉,通过试验优化设计建立了980 nm激光激发下荧光粉发光强度与其稀土掺杂浓度的回归方程,其中Tm³⁺/Yb³⁺样品结合均匀设计和二次通用旋转组合设计, Er³⁺/Yb³⁺样品则利用均匀设计和三次正交多项式回归设计分步寻优.检验并求解回归方程,分析浓度与发光强度关系,结果表明RE³⁺(RE=Tm, Er)和Yb³⁺浓度变化均对发光强度影响显著,且在试验空间中存在光强极值点.同条件下再次通过高温固相法制备最优发光样品.分析最优样品X射线衍射(XRD)图谱,结果表明样品均为纯相, Li+助熔剂掺杂会抑制反应杂相的产生,稀土的掺入使衍射峰向高角度偏移,且不改变峰形.分析激发功率与发光强度的关系,结果表明Tm³⁺/Yb³⁺共掺的蓝光发射为三光子过程, Er³⁺/Yb³⁺共掺...     

YPO4∶Ho3+,Yb3+,Tm3+微纳米管的合成及上转换白光发射

水热法合成了均匀管状Tm3+,Ho3+和Yb3+三掺的YPO4微纳米管,在波长为980nm的近红外光激发下能够发射出红绿蓝三条可见光谱带以及中心波长位于795nm的近红外发射带,从而实现上转换白光发射。通过TEM,XRD和荧光光谱等表征手段对合成的Tm3+,Ho3+和Yb3+三掺YPO4微纳米管进行了结构和性能分析,结果表明,合成的YPO4微纳米管为纯净六方相,水热反应温度对荧光材料的发射光谱有较明显的影响,然而对材料物相的影响却不大。在相同反应温度下,随着掺杂稀土离子浓度的升高,相应发射峰的强度并不是单调的增强,而是由于浓度猝灭和交叉弛豫等因素呈现非单调性的变化。探讨了可能的上转换发射机制。这种上转换发射强度可调控荧光材料在三维固体显示、上转换荧光照明以及荧光探测等领域有潜在的应用。     

Ca2+掺杂对NaYF4:Yb,Er微米晶上转换发光性能的影响

采用柠檬酸钠辅助的水热方法制备了一系列不同Ca²⁺含量的Ca²⁺/Yb³⁺/Er³⁺共掺的NaYF₄微米片。利用透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射分析(XRD)、发光光谱等测量手段对样品进行了形貌、晶相、发光性质的表征。样品在980 nm激光泵浦下,可以观察到强的上转换绿色荧光。在Ca²⁺的摩尔分数从0增加到8%的过程中,紫外到可见的上转换发光随着Ca²⁺浓度的增加而显著增强。这是由于Ca²⁺的掺杂导致了晶体内部的不对称性,同时也提高了晶体的结晶性。     

近红外到近红外Mn2+掺杂NaYF4:Yb3+/Tm3+纳米粒子的制备及其生物成像

在反应温度为200℃、反应时间为8 h的温和条件下,采用水热法合成了近红外到近红外的Mn²⁺掺杂NaYF₄:Yb³⁺/Tm³⁺上转换荧光纳米粒子,再以两亲性聚合物C₁₈PMH-mPEG作为亲水性配体修饰到上转换荧光纳米粒子表面,得到具有水溶性的上转换荧光纳米粒子。然后在980 nm近红外光源激发下,测量了上转换荧光纳米粒子的荧光发射光谱,在（800±10） nm附近,观察到了较强的单近红外光发射（³H₄→³H₆）。对样品进行细胞毒性实验,结果表明制得的水溶性Mn²⁺掺杂NaYF₄:Yb³⁺/Tm³⁺纳米粒子具有良好的生物相容性。并进一步在小鼠体内进行了近红外成像,表明其在生物成像领域将会具有一定的应用前景。     

HoYb:YVO4的上转换发光研究

研究了960nm激光激发下HoYb双掺钒酸钇晶体HoYb:YVO4的直接上转换增敏发光,发现了Ho3+离子的上转换发光现象,HoYb:YVO4晶体的上转换发光是5F5→5I8最强,而5S2→5I8相对小了一个数量级,这是由于YVO4晶体既有很强的振子强度又有很大的多声子无辐射弛豫造成的. 关键词： 上转换发光 直接增敏(敏化) 钒酸钇YVO4晶体 Ho3+离子     

NaYF4:Yb3+,Ln3+@NaYF4:Yb3+@NaYF4(Ln=Ho,Tm)核-双层壳纳米晶中Yb3+调控的高效上转换发光(英文)

采用共沉淀法合成了尺寸小于10 nm的Yb³⁺/Ln³⁺(Ln=Ho³⁺,Tm³⁺)掺杂β-NaYF₄核纳米晶,在此基础上构建了NaYF₄:Yb³⁺,Ln³⁺@NaYF₄:Yb³⁺@NaYF₄核-双层壳结构纳米晶,并通过XRD和TEM测试证明了中间活性壳和最外层惰性壳的成功包覆。光谱结果表明,在活性核和活性壳中分别掺杂Yb³⁺、并进一步生长最外层的惰性壳能够有效地提高Ho³⁺和Tm³⁺的上转换发射强度,这是由核-双层壳结构纳米晶对980 nm激发光的吸收增强以及Yb³⁺浓度猝灭阈值的提高所引起的高效能量传递共同导致的。此外,通过调节中间壳层中的Yb³⁺掺杂浓度,可以获得高效可调发光。本研究为开发多色高效上转换发光纳米晶提供了一条有效的途径。     

Bi3+掺杂对CaMoO4:Eu3+荧光粉发光性质的影响

通过微乳液-水热法制备了CaMoO4∶Eu3+和CaMoO4∶Eu3+,Bi 3+两种红色荧光粉,并对样品进行表征,研究其结构、颗粒形貌及发光性质。结果表明,所制样品为白钨矿结构,属于四方晶系。SEM显示所制纳米粒子是四方片状结构,颗粒大小为1.5～2.5μm。光致发光(PL)光谱显示,Eu3+摩尔浓度为5%时616nm发射峰最强,对应于Eu3+的5 D0→7 F2电子偶极跃迁;随CaMoO4∶xEu3+荧光粉中Eu3+掺杂浓度变化,导致色度坐标(CIE)值由橙黄色(0.514,0.537)变化到白色(0.339,0.333);在CaMoO4∶5%Eu3+,yBi 3+红色荧光粉中,由于Bi 3+对Eu3+的敏化作用,使其发光强度增强,当Bi 3+浓度为3%时,发光强度最高;随着Bi 3+掺杂浓度的增加,CaMoO4∶5%Eu3+,yBi 3+荧光粉由橙黄色(0.497,0.347)调节到红色(0.585,0.349)。     

Er3+/Yb3+共掺KLaF4纳米晶的制备和上转换发光

用水热法成功制备了Er3+/Yb3+共掺不同浓度比的KLaF4纳米晶,并在300℃氩气气氛下退火。利用X射线衍射谱(XRD)、透射电子显微镜(TEM)对样品的晶体结构和形貌进行了表征。测量了样品漫反射谱、980 nm激发下的上转换发射光谱和2H11/2能级的荧光寿命。研究结果表明:制备得到的样品为六方相的纳米棒,退火后纳米棒平均直径为28 nm,长为130 nm;在Er3+浓度一定的情况下,提高Yb3+掺杂量有利于增强973 nm附近光的吸收;980 nm的近红外光可上转换为较强的绿光和红光,且红绿光强度和2H11/2能级的平均荧光寿命均会随着Yb3+掺杂浓度的增加而下降。     

Mn2+掺杂水溶性NaBiF4:Yb/Er上转换微米晶的制备及其上转换发光性能

NaBiF₄作为一种新型的上转换发光基质材料,具有优异的发光性能。本文以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)作为表面活性剂,通过溶剂热法成功制备出水溶性NaBiF₄:Yb³⁺/Er³⁺/Mn²⁺上转换微米晶,并对其晶相、形貌及发光性能进行了表征。在980 nm激发光条件下,NaBiF₄:Yb³⁺/Er³⁺/Mn²⁺可发射出强烈的绿色发光,且发光强度随Mn²⁺掺杂浓度的提高呈现先增强后减弱的趋势,表现出优异的上转换发光性能。同时,NaBiF₄:Er³⁺/Yb³⁺/Mn²⁺上转换发光对温度具有良好的依赖性,有望成为潜在的温度传感器材料。     

NaYF4∶Yb3+,Tm3+负载壳聚糖微球的制备及发光性质研究

采用溶剂热法合成了聚乙烯亚胺(PEI)修饰的NaYF4∶Yb3+,Tm3+纳米晶。产物具有良好的结晶性,粒径分布均匀,可稳定分散在水溶液中。通过微乳法制备了NaYF4∶Yb3+,Tm3+纳米晶负载壳聚糖微球。结果表明:纳米晶均匀地嵌在壳聚糖微球的表面壳层,球核为纯壳聚糖的交联产物。粗糙的球体表面使微球具有较好的分散性。在980 nm近红外光激发下,纳米晶负载壳聚糖微球具有良好的上转换发光特性,发光强度随纳米晶负载量的增加而增大,通过调控纳米晶的负载量可实现对纳米晶负载壳聚糖微球发光强度的调控。