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。     

稀土上转换发光纳米粒子NaYF_4:Yb~(3+),Er~(3+)与细胞相互作用机制的初步研究

选用两种典型的稀土上转换发光纳米粒子,即表面包覆氨基带正电的Na YF4:Yb3+,Er3+纳米粒子(HINPs)和包裹巯基带负电的Na YF4:Yb3+,Er3+纳米粒子(HMNPs),探究这两种粒子与细胞相互作用的机制。虽然HINPs和HMNPs的表面电性不同,但是理化性质相近、荧光发光强度相差不大,因此不会造成显著的成像差异。通过使用共聚焦成像和流式细胞仪进行检测,对比三种培养环境(正常培养条件、抑制膜蛋白活性培养条件和阻碍细胞内消耗能量运输过程的培养条件)的实验结果,发现HINPs和HMNPs的跨膜是一种消耗能量的受体介导的胞吞运输过程。另外,细胞对HINPs的摄取量要远大于对HMNPs的摄取量,说明带正电的粒子更容易和带负电的细胞膜相结合并进入细胞。     

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。     

NaYF_4:Yb~(3+),Er~(3+)上转换发光纳米晶在三元混合溶剂体系中的配体交换修饰及发光性质

选用2-胺乙基膦酸双官能团小分子作为配体交换剂,采用氯仿/乙醇/水三元混合溶剂体系下的配体交换修饰方法,解决了疏水纳米晶与亲水配体的有效接触反应问题,实现了上转换纳米晶的水溶性以及表面胺基功能化修饰.通过傅里叶变转换红外光谱和热重分析证实了表面配体分子的替换.透射电子显微镜和激光粒度分析结果显示,所得水溶性纳米晶具有粒径均一,水力直径小和分散稳定的特点.样品的发射光谱结果表明,配体交换过程对纳米晶的发光无明显影响,保持了良好的发光性能.通过荧光共聚焦成像技术实现了胺基修饰上转换发光纳米晶对HeLa细胞的光学成像,证实所得纳米晶适合于潜在的生物学应用.     

GdAlO_3:Er~(3+),Yb~(3+)荧光粉的制备与上转换发光性能

采用共沉淀、溶胶-凝胶和固相反应法制备了GdAlO3:Er3+,Yb3+荧光粉.借助X射线衍射、扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱、N2-吸附、吸收光谱和荧光光谱等手段研究了不同方法制备的GdAlO3:Er3+,Yb3+荧光粉结构、形貌、表面基团和光吸收及上转换发光性能.结果表明:用共沉淀法比固相反应法和溶胶-凝胶法可以在更温和的条件下制得纯相GdAlO3:Er3+,Yb3+荧光粉,用共沉淀法和溶胶-凝胶法制备的GdAlO3:Er3+,Yb3+荧光粉颗粒都在纳米尺寸,溶胶-凝胶法制得的样品存在相对严重的颗粒团聚现象,而用固相反应法制备的荧光粉为微米级颗粒.GdAlO3:Er3+,Yb3+荧光粉在980 nm激发的上转换发射光谱包含波长为524和546 nm的绿光与659 nm的红光,且三种方法制备的样品绿光发射强度都显著高于红光.不同方法制备的荧光粉上转换发光强度和红光/绿光强度比相差较大,共沉淀法制备的样品上转换发光强度要显著高于固相法以及溶胶-凝胶法制备的样品,而溶胶-凝胶法制备的样品发光中红光/绿光相对强度比最高.红外光谱显示,不同方法制备的GdAlO3:Er3+,Yb3+荧光粉表面OH-、CO32-及CO2官能团含量不同,溶胶-凝胶法制备的样品要明显高些.基于红外光谱、不同Er3+和Yb3+离子掺杂浓度及不同激光功率上转换发光的结果,对Er3+和Yb3+之间的能量传递过程及不同方法制备荧光粉的上转换发光性能进行了讨论.     

过渡金属掺杂NaGdF_4:Yb~(3+),Ho~(3+)纳米晶的制备和上转换发光性能

采用水热法合成掺杂过渡金属离子Mn2+和Cr3+的Na Gd F4:Yb3+,Ho3+纳米晶,研究了纳米晶的结构和上转换发光性能。XRD研究结果表明:所有的样品均为六方结构Na Gd F4。合成的纳米晶在980 nm红外光激发下,呈现绿光(520~562 nm),红光(620~675 nm)和红外光(730~760 nm)发射。与未掺杂过渡金属离子的样品相比,掺杂Mn2+离子的Na Gd F4:Yb3+,Ho3+纳米晶上转换发光总效率提高,红光/绿光相对强度增加,红外光/绿光相对强度减弱,掺杂Cr3+离子的Na Gd F4:Yb3+,Ho3+纳米晶发光总效率稍有减弱,红光/绿光和红外光/绿光相对强度增加。主要源于Ho3+→Mn2+→Ho3+和Ho3+→Cr3+→Ho3+的两步能量传递。计算色坐标可得,掺杂Cr3+/Mn2+离子后的Na Gd F4:Yb3+,Ho3+纳米晶的发光由绿光区移向黄光区,微调了纳米晶体的发光颜色。     

LaF_3∶Yb~(3+),Er~(3+)纳米晶:溶剂热法合成及上转换发光性质

利用溶剂热合成方法,分别以油酸和油胺为表面有机配体,合成了具有六角结构,颗粒尺寸分别为19和23nm单分散的LaF3:Yb3+,Er3+纳米晶。在980nm红外激光照射下,LaF3:Yb3+,Er3+纳米晶发射出肉眼可观察的绿色和红色上转换荧光,而且其发光过程均符合双光子过程。结合红外光谱与上转换光谱分析了表面有机配体对LaF3:Yb3+,Er3+纳米晶上转换发光的影响,结果显示,以油酸分子为表面配体的纳米晶具有较高的上转换发射强度,但以油胺为表面配体的纳米晶的红光发射相对增强。     

荧光材料GdOCl∶Er~(3+),Yb~(3+)的深红-近红外发光研究

采用高温固相合成法制备了Er3+,Yb3+双掺杂的GdOCl荧光材料,并研究其荧光性能。该双掺杂体系荧光粉吸收紫外光,发出红色(619 nm)和近红外(~979 nm)荧光。在这些荧光材料中,1个Er3+离子可以有效将其能量转移给2个Yb3+离子。通过改变Yb3+掺杂浓度,对比Gd0.998 5-yOCl∶0.0015Er3+,yYb3+中的Er3+的发射光谱和不同检测波长的荧光寿命变化特点,对Er3+-Yb3+发生量子剪裁的能级进行分析和指认,并计算了能量转化效率(η)和量子效率(Q)。正是由于具备这种荧光性能,该荧光材料体系有望在荧光太阳能收集器以及军事和医学的红外显示和探测技术中获得应用。     

Yb~(3+)-Tb~(3+)共掺杂β-NaYF_4纳米晶的上转换发光特性研究

采用水热合成法,以油酸作乳化剂成功制备了Yb~(3+)-Tb~(3+)共掺杂β-NaYF_4纳米晶。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和荧光光谱仪对所制备的样品进行表征。在980 nm红外半导体激光器的激发下,不仅观察到Yb~(3+)/Tb~(3+)共掺杂NaYF_4纳米晶对应于Tb~(3+)离子5D3→7FI(I=6,5和4)和5D4→7FI(I=6,5,4和3)能级跃迁从红色到紫外的上转换荧光,同时还观察到了杂质离子Er~(3+)的发光。实验发现随着Yb~(3+)浓度的相对减小和Er~(3+)浓度的相对增大,489 nm对应于Tb~(3+)离子5D4→7F6能级跃迁的上转换蓝光得到增强。在Yb~(3+)-Tb~(3+)-Er~(3+)系统中,简要地讨论了从Yb~(3+)到Er~(3+)再到Tb~(3+)的能量传递过程。     

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.     

Er~(3+)/Yb~(3+)共掺杂YNbO_4粉末材料红绿光上转换研究

为了研究Er~(3+)/Yb~(3+)共掺杂YNbO_4粉末材料的上转换发光特性,在不同煅烧温度下制备了粉末样品,通过XRD测试,确定了生成YNbO_4材料的最佳温度;另外,通过测量980 nm LD激光激发下粉末样品的发射光谱,发现所制备粉末在可见光区域主要有三组发射峰,分别对应于电子从Er~(3+)能级~2H_(11/2),~4S_(3/2)和~4F_(9/2)到基态~4I_(15/2)的辐射跃迁;最后,通过对LD激发电流与发射功率曲线拟合,发现三组上转换发射峰均对应于双光子吸收。     

NaGd(WO_4)_2:Yb~(3+),Ho~(3+),Nd~(3+)纳米晶的水热合成及发光性质研究

采用水热法制备了Yb~(3+),Ho~(3+),Nd~(3+)离子共掺杂的钨酸钆钠纳米晶(NaGd(WO_4)_2:Yb~(3+),Ho~(3+),Nd~(3+)),并在800℃进行了热处理。分别采用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电镜(SEM)和荧光光谱仪(PL)对纳米晶的晶体结构、微观形貌和上转换发光性质进行了表征。XRD结果显示样品属于四方晶系、白钨矿结构。SEM图谱表明所得纳米晶具有较好的分散性,颗粒大小约为50 nm。在980 nm激光激发下,NaGd(WO_4)_2:Yb~(3+),Ho~(3+),Nd~(3+)纳米晶发出546 nm的绿光与660 nm红光,分别对应Ho~(3+)离子的~5F_4,~5S_2→~5I_8和~5F_5→~5I_8能级跃迁。当Nd~(3+)离子掺杂浓度为0.5%(摩尔分数)时,纳米晶的发光强度最大。随着Nd~(3+)离子掺杂量的增加,红光与绿光的相对强度比逐渐减小,纳米晶的光谱由橙色光向黄色光区域变化。本文对NaGd(WO_4)_2:Yb~(3+),Ho~(3+),Nd~(3+)纳米晶的光谱调控和上转换发光机制进行了研究。     

GdAlO_3:Er~(3+)/Yb~(3+)/Tm~(3+)上转换荧光粉的制备与发光性能表征

采用NH4HCO3共沉淀法合成了单相的钙钛矿(Gd AlO 3:Er~(3+)/Yb~(3+)/Tm~(3+))纳米荧光粉体,并用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、红外光谱仪(FR-IR)、荧光发射光谱对荧光粉体(Gd AlO 3:Er~(3+)/Yb~(3+)/Tm~(3+))进行表征。结果表明:使用NH4HCO3共沉淀法比传统的固相法制备发光体系所需的煅烧温度更低,而且能够得到分散均匀的、颗粒大小一致的纳米荧光粉。在980 nm波长激发下,掺杂Er~(3+)/Yb~(3+)的Gd AlO 3荧光粉体系得到524,546(绿光)与659 nm(红光)的上转换发射光谱,且红光比例随着Er~(3+)和Yb~(3+)的掺杂浓度增加而不断增加,并对其能量传递机制进行了分析;最后,通过添加Tm~(3+)离子,在荧光粉(Gd AlO ~(3+)3:Er~(3+)/Yb~(3+)/Tm)体系中调节三种稀土离子的掺杂浓度,得到了较理想的复合白光。     

PbF_2:Er~(3+),Yb~(3+)荧光粉的制备和多波长响应双向转换发光机理（英文）

采用高温固相法制备了PbF_2∶Er~(3+),Yb~(3+)双向转换荧光粉。通过X射线粉末衍射分析(XRD)、结构精修分析、功率-强度测试和荧光光谱分析对样品进行了表征。通过X射线衍射和精修结果分析了样品的相组成和晶胞参数的变化。荧光光谱分析表明,在紫外光(378 nm)和不同波长的红外光(808、980、1 064和1 550 nm)激发下,样品在540～550 nm范围内具有强绿光发射和在650～660 nm范围内的弱红光发射。最后,通过强度-功率测试讨论了样品在不同波长的红外光下激发的上转换发光机理,并分析了在378 nm激发的下转换发光机理。     

水热合成LuF_3∶Yb~(3+),Er~(3+)微晶及其上转换发射与温度传感特性（英文）

通过在不同pH值下的简易水热法合成不同Yb~(3+)离子(n_(Yb~(3+))/n_(Lu~(3+))=5%~15%)和Er~(3+)离子(n_(Er~(3+))/n_(Lu~(3+))=1%~5%)掺杂浓度的LuF_3∶Yb~(3+),Er~(3+)微晶荧光粉。发现pH值对正交相LuF_3∶Yb~(3+),Er~(3+)的合成起着关键作用。在980nm激发下,LuF_3∶Yb~(3+),Er~(3+)荧光体呈现出以523nm(~2H_(11/2)→~4I_(15/2))和539nm(~4S_(3/2)→~4I_(15/2))为中心的强绿光上转换(UC)发射以及以660nm(~4F_(9/2)→~4I_(15/2))为中心弱红光上转换发射。通过使用X射线衍射(XRD)和光致发光(PL)分析测定了最强发射强度的Er~(3+)和Yb~(3+)的最佳掺杂浓度。浓度依赖性研究表明,达到最强的绿光上转换发光时最佳掺杂浓度为10%Yb~(3+),2%Er~(3+)。通过改变泵浦功率来研究LuF_3∶Yb~(3+),Er~(3+)荧光粉UC发光机制。通过980nm二极管激光器在293~573K的范围内研究了在523和539nm处的2个绿光UC发射带的荧光强度比(FIR)的温度依赖性,发现在490K得到最大灵敏度约为15.3×10~(-4)K~(-1)。这表明LuF_3∶Yb~(3+),Er~(3+)荧光体可应用于具有高灵敏度的光学温度传感器。     

NaYF_4:Yb~(3+)/Sm~(3+)的水热合成及980 nm激发下的光致发热

本文利用简单的水热法制备了NaYF_4:Yb~(3+)/Sm~(3+)光加热器,并基于可靠的上转换发光温度计研究了它在980 nm辐射下的光热转换特性.为了克服激光辐射所引起的热效应,间断的光谱扫描方式用来研究NaYF_4:Yb~(3+)/Sm~(3+)光热转换与泵浦功率密度的关系.结果显示,激光辐射点的温度与泵浦功率密度线性相关.更有趣的是,我们注意到光热响应度依赖于Yb~(3+)掺杂浓度.95%Yb~(3+)掺杂在低功率密度下显示最强的光致发热量,但60%Yb~(3+)掺杂对应最大的光热响应度(373(K mm~2)/W).可能的原因在于高浓度Yb~(3+)掺杂有利于980 nm光子的吸收,但Yb~(3+)之间长距离的能量转移抑制Yb~(3+)到Sm~(3+)的能量传递,进而降低了光热响应度.     

PEG Assisted Hydrothermal Synthesis of β-Na YF_4:Yb~(3+),Er~(3+) Microrods for Upconversion Photoluminescence Display

β-Na YF4:Yb3+,Er3+ microrods with average length of 10 μm and diameter of 2.5 μm were synthesized through hydrothermal method. Based on the obtained microrods, transparent and flexible film with upconversion luminescence property was prepared through inorganic-organic composition method by using co-polymerization product of isobornylmethacrylate and urethane acrylate as the polymer substrate. The prepared film shows excellent optical transmission in the visible region with average transmission of 81.3% at high doping concentration(2 wt%) of β-Na YF4:Yb3+,Er3+ microrods. By directing and moving NIR laser beam toward the prepared film with high scanning speed, visible light is effectively emitted and various images are able to display.     

Yb~(3+)共掺杂La_2Sn_2O_7:Er~(3+)上转换发光材料的水热合成与性能

利用水热法合成Yb~(3+)共掺杂La_2Sn_2O_7:Er~(3+)上转换发光材料,采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、紫外可见漫反射光谱(UV-Vis)和上转换发光光谱(UPL)对Yb~(3+)掺杂量对合成样品的上转换性能及反应体系pH对合成样品的物相结构进行分析。结果表明,反应体系的pH和Yb~(3+)掺杂量分别影响着所制备样品的物相结构和上转换性能。反应体系pH为13的水热环境下制备的样品为单一相烧绿石结构的La_2Sn_2O_7样品。上转换图谱分析结果表明,所制备的Yb~(3+)共掺杂La_2Sn_2O_7:7%(原子分数)Er~(3+)在980 nm的近红外光激发下在529, 550和665 nm处分别出现了Er~(3+)的上转换发射特征峰,并对Yb~(3+)共掺杂La_2Sn_2O_7:7%Er~(3+)样品的上转换敏化发光机制进行了分析,其中位于529 nm处的绿色光发射属于双光子吸收发光机制,且当Yb~(3+)掺杂量高于14%时观察到浓度猝灭现象。     

YVO_4:Eu~(3+),Al~(3+)荧光粉的制备及荧光性能研究

用高温固相法制备了Al3+掺杂的YVO4:Eu3+荧光粉。采用X射线粉末衍射(XRD)、环境扫描电镜(SEM)、荧光光谱(FL)等对样品进行了表征。分析了Al3+掺杂对YVO4:Eu样品晶体结构、晶胞参数和荧光性能的影响,并探讨了烧结温度对光谱性能的影响。研究结果表明:当Eu3+的浓度x(摩尔百分比)为4%,Al3+的浓度为1.5%时,在1100℃下烧结的样品其荧光性能最好,5D0→7F2处的发光强度约为未掺Al3+的2.5倍。由于Eu3+的7F2→5L6跃迁吸收,YVO4:Eu3+,Al3+荧光粉可在395 nm被有效激发。因此,YVO4:Eu3+,Al3+可以作为近紫外激发的白光LED红色荧光粉。     

La_(2.4)Mo_(1.6)O_8∶Yb~(3+),Er~(3+)材料的制备及其上转换发光性质

采用高温固相法制备了La_(2.4)Mo_(1.6)O_8∶Yb~(3+),Er~(3+)荧光粉。通过X射线衍射(XRD)和上转换发射光谱对样品进行了相结构和发光性质表征。XRD实验结果表明:合成的样品为面心立方萤石结构(Fm-3m)的La_(2.4)Mo_(1.6)O_8相。在980 nm红外光激发下,La_(2.4)Mo_(1.6)O_8∶Yb~(3+),Er~(3+)荧光粉发出分别来自Er~(3+)离子的~2H1_(1/2)→~4I_(15/2)、~4S_(3/2)→~4I_(15/2)跃迁的绿光(主峰为548和529 nm)和~4F_(9/2)→~4I_(15/2)跃迁的红光(主峰为670 nm)。进一步地,对样品中可能的上转换发光机制进行了讨论。