水热合成稀土氟化物材料YLiF4∶Yb,Tm的上转换发光特性

利用水热法合成了掺杂Tm3 和Yb3 的YLiF4材料, 并研究了Tm3 和Yb3 在材料中的光吸收, 以及980 nm红外光激发下不同Tm3 浓度掺杂下的上转换发光特性. 实验发现, 在980 nm激光激发下, 材料可发出可见光. 上转换发光光谱中包括蓝光和红光. 与蓝光相比, 红光强度要弱1～2个数量级. 上转换发光强度和浓度关系研究显示, 当Tm3 浓度为0.3% (摩尔分数)时上转换发光达到最强, 大于0.3% (摩尔分数)后发光开始减弱. 通过分析输出光强与泵浦功率的双对数曲线, 发现Tm3 的蓝光发射和红光发射均属于双光子过程.     

水热合成稀土氟化物材料YLiF4：Yb，Tm的上转换发光特性

利用水热法合成了掺杂Tm^3 和Yb^3 的YL^3 材料，并研究了Tm^3 和Yb^3 在材料中的光吸收，以及980nm红外光激发下不同Tm^3 浓度掺杂下的上转换发光特性。实验发现，在980nm激光激发下，材料可发出可见光。上转换发光光谱中包括蓝光和红光。与蓝光相比，红光强度要弱1～2个数量级。上转换发光强度和浓度关系研究显示，当Tm^3 浓度为0．3％(摩尔分数)时上转换发光达到最强，大于0．3％(摩尔分数)后发光开始减弱。通过分析输出光强与泵浦功率的双对数曲线，发现Tm^3 的蓝光发射和红光发射均属于双光子过程。     

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.     

Er3+,Sm3+掺杂纳米晶体NaNbO3的合成和上转换发光研究

首先用水热法合成了NaNbO3样品,然后用固相法分别合成了NaNbO3,NaNbO3:Er3+,NaNbO3:Sm3+样品,X射线衍射结果表明所制备的粉体NaNbO3(水热法200℃和固相法900℃退火),NaNbO3:Er3+(900℃退火),NaNbO3:Sm3+(900℃退火)为立方相结构,在退火温度800,950和1000℃时是正交晶系,长方体结构.该粉末在980 nm LD激发下,分别发射出中心波长约为526 nm绿色,547nm绿色和662 nm红色(掺Er3+)、526 nm绿色,550 nm绿色和660 nm红色(掺Sm3+)的上转换荧光.探讨了Er3+,Sm3+的上转换发光机制.研究了晶体的对称性和退火温度对NaNbO3:Er3+样品上转换发光强度的影响,结果表明,随着晶体的对称性降低和退火温度的提高,NaNbO3:Er3+样品的上转换发光强度增强.     

GdF3∶Er^3＋,Yb^3＋的合成和上转换发光特性

采用水热法制备了Er^3＋离子浓度为3%,Yb^3＋离子浓度分别为10%,20%的GdF3∶Er^3＋,Yb^3＋。XRD结果表明：合成的样品均为正交结构的GdF3,Gd0.87Yb0.10Er0.03F3和Gd0.77Yb0.20Er0.03F3样品的晶粒尺寸分别为28和26nm。研究了980nm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Er^3＋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Yb^3＋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。     

Na2SiF6对Er3+, Yb3+共掺杂上转换发光材料颗粒度的影响

合成了Er3+, Yb3+共掺杂的纳米级上转换发光材料.针对稀土离子Er3+, Yb3+共掺杂上转换发光材料的制备过程, 研究了络合剂和Na2SiF6对控制最终产物颗粒度的作用, 指出络合剂和Na2SiF6的共同作用有利于合成出粒度分布比较均匀的纳米级上转换发光材料, 讨论了Na2SiF6的作用机制, 并简单阐述了上转换发光材料的发展和应用.     

温度对YLiF∶Er3+上转换发光的影响

研究了用水热法合成的YLiF4:Er^3 的上转换发光特性，用980nm的光激发样品时，得到了很强的绿光554nm和红光666nm，对应Er^3 离子不同能级的上转换发射为双峰发射，表明基质中Er^3 离子处于两种不同的格点上，改变测试温度时，样品的上转换发光强度随着温度的升高而下降，室温下，绿光的上转换机制是双光子和三光子混合过程，红光为双光子过程。     

Y0.78Yb0.2Er0.02F3多孔纳米粒子的合成与上转换发光

以Y2O3,Yb2O3,Er2O3,NH4F等试剂为原料,采用水热法在180 ℃下保温10 h获得了NH4Y1.56Yb0.4Er0.04F7球形纳米粒子. 所获得的纳米粒子在氮气保护下400 ℃灼烧2 h,制备出Y0.78Yb0.2Er0.02F3纳米粒子. 利用Scherrer公式计算出NH4Y2F7:Yb3 ,Er3 和YF3:Yb3 ,Er3 的粒径分别为65.8和68.3 nm. TEM照片展示粒子近球形,其大小与Scherrer公式计算结果一致. TEM还揭示每个粒子上面应带有许多小孔. 氮气吸附脱附实验进一步证实了粒子上存在小孔. 在980 nm的红外激光激发下,NH4Y1.56Yb0.4Er0.04F7不发光,而Y0.78Yb0.2Er0.02F3发出明亮的绿光,表明所获得的Y0.78Yb0.2Er0.02F3具有强的上转换发光.     

水热法合成YLiF4∶Er3+的上转换发光

用水热法合成了YLiF4∶Er3+,Er3+浓度变化范围为 0%～5%.在室温下,测试了所有样品在200～1200 nm间的吸收光谱.当 Er3+浓度为2%(Er-2样品)时,由吸收光谱计算得到的J-O参数为Ω2=1.05×10-20 cm2,Ω4=1.25×10-20 cm2和Ω6=1.35×10-20 cm2.在980 nm激发下,测试了所有样品的上转换发光光谱,发光强度随Er3+ 浓度增加而增长.当Er3+ 浓度小于1.5%,激发态吸收是主要的上转换发光机制.当Er3+ 浓度高于1.5%时,上转换机制包括激发态吸收和能量传递.在室温下,Er-2样品的能级2H11/2的寿命是205 μs,4S3/2的是205 μs,4F9/2是188 μs.根据实验数据和计算所得的跃迁几率,计算了4S3/2能级和4F9/2能级的量子效率,分别是27.9%和10.7%,表明两者都具有很高的量子效率.     

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.     

纳米TiO2基质掺杂稀土离子Er3+和Yb3+的上转换发光特性

采用溶胶-凝胶法制备了掺杂稀土离子Er3 及Er3 /Yb3 的TiO2纳米晶体,考察了样品在980 nm激发光源作用下,不同的稀土离子掺杂量、不同的焙烧温度、不同的激发温度等对其上转换发光特性的影响,并对Er3 /Yb3 共掺杂的上转换发光机制进行了探讨.     

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.     

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。     

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).     

沉淀法合成纳米晶上转换发光材料Y2O2S∶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120 nm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668 nm,绿光发射的中心波长位于525和550 nm。此外,对材料的上转换发光过程进行了探讨。     

两种基质中Er~(3 )的上转换发光特性

合成了一种新型共掺杂Er3 和Yb3 的氟氧化物 (ZnF2 SiO2 基质 )材料 ,研究了Er3 在这种基质材料中的吸收和在 980nm激发下的上转换发光 ,并对比了同等激发条件下Er3 离子在ZBLAN玻璃和这种氟氧化物中的上转换发光特性。实验发现两种基质中Er3 离子吸收峰位置基本相同 ,但吸收强度明显不同。氟氧化物中Er3 离子的上转换发光强度要低于ZBLAN基质中Er3 离子的上转换发光强度 ,不同的是Er3 离子在氟氧化物基质中红光发射强度要强于绿光强度。分析了两种基质中Er3 的上转换发光机制 ,氟氧化物基质中Er3 离子红绿光发射均为双光子过程 ,ZBLAN基质中Er3 离子绿光发射为双光子过程 ,而红光发射为双光子和三光子混合过程。     

LD激发的ZnWO4:Er3+晶体上转换发光

采用Czochralski法生长出ZnWO₄:Er³⁺(Er=0.02mol)单晶,测量了吸收光谱和激发光谱。在波长966nm功率500mW的激光二极管(LD)激发下观察到上转换发光。强度最大的发射峰位于547和558nm,发射光谱分析表明,上转换激发过程与双光子步进吸收有关。     

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。     

稀土上转换纳米发光材料研究进展

上转换纳米发光材料(UCNPs)是一种能在长波长光激发下发出短波长光的发光材料.在较多的研究中UCNPs在980 nm红外光激发下,能发出不同颜色的可见光,可以显著提高信噪比,所以UCNPs在三维立体显示、上转换激光器、红外探测、防伪识别、生物检测等诸多领域都具有广阔的应用前景.从稀土上转换纳米发光材料的基质和稀土离子及其光学性能方面概述了近几年稀土上转换纳米发光材料的研究进展.     

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.