Na3ZrF7:Er/Yb纳米颗粒的合成及荧光性能研究

采用热分解法制备多种核壳结构的Na3ZrF7:Er/Yb纳米颗粒,并对制备的上转换纳米颗粒的形貌、晶相以及发光特性进行研究.在980nm激发光激发下,与单核的Na3ZrF7:Er3+2;,Yb3+20;纳米颗粒相比,核壳结构的Na3ZrF7:Er3+2;,Yb3+20;@CaF2上转换纳米颗粒荧光强度提高了5倍.把Yb3+/Nd3+共掺的四方相NaYF4层包覆在Na3ZrF7:Er3+2;,Yb3+20;@CaF2纳米颗粒上,我们实现了Na3ZrF7@CaF2@NaYF4纳米颗粒在808nm激发下较强的上转换红光发射,发射光的红绿比在10左右,并对其发光机制作出了解释.     

纳米Ag颗粒掺杂方式对NaYF4∶Yb3+/Er3+上转换发光材料发光性能的影响

利用水热法制备了Yb3+,Er3+共掺杂NaYF4上转换发光材料.在实验中引入Ag纳米溶胶,研究了Ag纳米颗粒对NaYF4∶ Yb3+/Er3上转换发光材料结构、形貌和光学性质的影响.通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)以及荧光光谱仪对样品的结构、形貌和光学性能进行了研究.结果表明,生成NaYF4∶ Yb3 +/Er3+反应前加入Ag纳米颗粒可使NaYF4∶ Yb3+/Er3+粉末的衍射峰强度增强;生成NaYF4∶Yb3+/Er3+反应后加入Ag纳米颗粒会使六方相样品部分转变成立方相.生成NaYF4:Yb3+/Er3+发光材料前引入Ag纳米溶胶可以大大提升晶体的结晶质量;生成NaYF4∶Yb3+ /Er3+发光材料后引入Ag纳米溶胶,原有六棱柱直径变小,产物有新的球状晶体生成.生成NaYF4∶Yb3+/Er3+反应前加入Ag纳米颗粒,可使NaYF4∶ Yb3+/Er3+上转换材料的发光强度显著增强,与未掺杂Ag纳米颗粒相比发光强度增加约36;.     

Er3+/Yb3+共掺铌硅酸盐透明玻璃陶瓷的制备及表征

采用熔融晶化法制备了主晶相为CaNb2O6的Er3+/Yb3+共掺透明铌硅酸盐玻璃陶瓷,利用DSC、XRD、SEM、UV-Vis-NIR和荧光光谱仪分别对样品的热处理制度、析出的晶相、微观形貌、光透过率和发光性能进行了测试和表征.研究表明:该体系玻璃最佳晶化温度为800℃,最佳热处理时间为2h;制得的玻璃陶瓷在可见光区的透过率可达70;;并讨论了不同Er3 +/Yb3+掺杂浓度对玻璃陶瓷样品发光性能的影响,发现当yb3+/Er3+掺杂浓度比为10∶1时发光强度为最大.     

NaYF4:Er3+,Yb3+纳米材料的量子剪裁动力学分析

采用共沉淀法合成NaYF4:Er3+,Yb3+纳米材料,测量其吸收光谱和荧光光谱.利用吸收光谱,计算Er3+离子的辐射跃迁几率.分析489 nm激发下NaYF4:Er3+,Yb3+的量子剪裁近红外荧光光谱,观察到中心波长位于980 nm (Yb3+:2F5/2→2 F7/2)的发射峰;拟合不同Yb3+掺杂浓度下Er3+的2H11/2能级的荧光衰减曲线,得到随着Yb3+浓度的增加,Er3+的寿命逐渐缩短,表明Er3+→Yb3+的能量传递效率和量子剪裁效率逐渐提高.通过Er3+-Yb3+量子剪裁速率方程,计算得最佳掺杂浓度样品NaYF4:2;Er3+,10;Yb3+纳米材料的量子剪裁效率为149.6;.     

小尺寸、单分散Cd2+掺杂β-NaLuF∶Yb,Er上转换纳米晶的合成

采用改进高温热分解法合成了Cd2+掺杂NaLuF4∶Yb,Er纳米晶体,研究了Cd2+对晶相形成和发光强度的影响,采用CASTEP计算不同掺杂浓度下β-NaLuF4∶Yb,Er的形成能.在掺杂浓度为6mol;时合成的纳米晶荧光强度最强,其相较于未掺杂时增加了2.6倍,此时平均尺寸为23 nm左右.随后通过控制添加合适比例和含量的分散剂,解决了晶体易团聚的问题,得到了平均尺寸为18 nm的结晶度高、分散性好的上转换纳米晶.通过二氧化硅壳层的包覆,降低了Cd2泄露引起的毒性反应,表明在浓度较低时呈现出低毒性,满足了上转换纳米晶在医用材料领域应用的要求.     

银纳米立方颗粒表面等离子激元增强β-NaYF4∶Er3+,Yb3+上转换的研究

分别采用化学还原法和共沉淀法合成银纳米立方颗粒和β-NaYF4∶Er3+,Yb3+上转换纳米发光材料.银纳米立方颗粒的表面等离子共振吸收宽带位于370 ～750 nm.在油酸溶液体系中,实现了银纳米立方颗粒对上转换纳米材料荧光的表面等离子激元增强,研究了银纳米立方颗粒的掺杂浓度对上转换红光和绿光发射的影响.当银纳米立方颗粒掺杂浓度为2.0;时,对β-NaYF4∶Er3+,Yb3+上转换发光增强达到最大.红光和绿光上转换发射对应的最大增强因子分别为1.97和1.79.     

双掺Er~(3+)/Yb~(3+)∶Sr_3La_2(BO_3)_4晶体的生长与光谱特性

采用提拉法生长了尺寸为20mm×30mm的Er3+/Yb3+∶Sr3La2(BO3)4晶体,研究了Er3+/Yb3+∶Sr3La2(BO3)4晶体的吸收光谱和荧光光谱。根据Judd-Ofelt理论分析并计算了辐射跃迁几率、辐射寿命、荧光分支比等光谱参数,获得的唯象参数为:Ω2=15.59×10-20cm2,Ω4=2.25×10-20cm2,Ω6=1.49×10-20cm2。在Er3+/Yb3+∶Sr3La2(BO3)4晶体中Er3+在1533nm处发射跃迁截面为7.88×10-21cm2,Er3+的4I13/2→4I15/2能级跃迁的荧光寿命和辐射寿命分别为0.728ms和4.24ms,结果表明Yb3+对Er3+有敏化作用,提高了对泵浦光的吸收能力,Er3+/Yb3+∶Sr3La2(BO3)4晶体可望作为1.55μm波段的一种有潜力的激光材料。     

Li+,Bi3+掺杂对Lu2O3∶Ho3+,Yb3+粉体发光性质的影响

采用高温固相法制备了Li+、Bi3掺杂Lu2O3∶Ho3,Yb3粉体.用X射线衍射仪分析了合成粉体的微结构,用场发射扫描电子显微镜观测了样品的形貌及尺寸,用紫外可见近红外荧光光谱仪分析了合成粉体的上转换发射光谱以及能级寿命.结果 表明:Li+、Bi3掺杂的Lu2O3∶Ho3,Yb3粉体,仍然保持Lu2O3立方相结构.Li+或Bi3掺杂后,合成粉体的分散性更好,颗粒更均匀,且更加接近球形,LI+掺杂后粉体颗粒尺寸明显增加.用980 nm激发,4;Li+或1.5; Bi3+掺杂后,合成粉体中Ho3的绿光光强分别提高了约3.9倍、2.8倍.随着Li+浓度的增加,合成粉体中Ho3的5S2能级寿命先增加后减小;随着Bi3浓度的增加,合成粉体中Ho3的5S2能级寿命逐渐减小.     

PEG修饰NaGdF4∶Yb3+/Er3+纳米粒子合成及上转换发光性质

以稀土醋酸盐为原料,聚乙二醇(PEG-1000)为溶剂和表面修饰剂,采用水热法一步合成了PEG修饰的NaGdF4:Yb3+/Er3+纳米粒子.以聚合度较小的TEG替换PEG-1000制备了TEG修饰的NaGdF4∶Yb3+/Er3+纳米粒子,研究了不同分子量对合成纳米粒子的影响作用.采用X射线粉末衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、纳米粒度与Zeta电位分析仪、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、荧光分光光度计对合成样品进行了表征测试.结果表明,PEG修饰的短棒状纳米粒子为稳定的六方相β-NaGdF4结构,平均粒径40.5 nm,具有良好的亲水性、分散性和更强的发光性能,比TEG修饰的样品具有更好的结晶性、单分散性和更高的上转换荧光效率.     

Mn2+掺杂NaScF4:Yb3+,Er3+上转换发光材料制备及性能研究

采用三氟乙酸盐高温热分解法,以稀土氧化物(RE2O3,RE=Sc,Yb,Er)、三氟乙酸(CF3COOH)、一氧化锰(MnO)和氢氧化钠(NaOH)为原料,以油胺和十八烯为混合溶剂,制备Mn2+掺杂NaScF4:18;Yb3+/2;Er3+上转换发光材料.研究了Mn2+掺杂浓度对NaScF4:18;Yb3+/2;Er3+上转换发光材料的晶相结构、微观形貌及发光性能的影响.实验结果表明:Mn2+掺杂浓度在0～5mol;范围内,所制得的产物为纯六方相NaScF4:Yb3+,Er3+晶体.当Mn2+掺杂浓度增大到10～30mol;时,样品的晶相结构并未改变,但衍射峰的强度有所降低,所制得产物的形貌由球状转变为片状.当Mn2+掺杂浓度在0～20mol;范围内,所制得的产物在980 nm激光激发下共产生3个发射峰,中心波长分别位于525 nm,555 nm和660 nm.当Mn2+掺杂浓度达到30mol;时,所制备产物的绿光发射峰几乎全部转变为波长为650～670 nm的红光发射峰.     

离子液体中镧的氟化物合成及其上转换发光性能研究

采用离子液体(1-丁基3-甲基咪唑四氟硼酸盐)作为反应体系和氟源合成稀土镧的氟化物,研究了原料配比对合成产物及形貌的影响,分析了反应的机理.通过XRD、SEM等测试方法对得到的NaLaF4∶Er/Yb,及LaF3∶Er进行了表征和分析.使用980 nm激光激发,测试了样品的上转换发光性能,分析了Er3+浓度及yb3+的双掺对上转换性能的影响.在303 ～583 K温度范围内,测试了NaLaF4∶Er和LaF3∶Er变温上转换发光性能,讨论了524 nm与542 nm处的荧光强度比与温度的依赖关系.     

Er3+/Ni2+共掺双相微晶玻璃的结构与发光性能研究

采用熔融法制备了Er3+/Ni2+共掺含GdF3与Ga2O3双晶化相透明微晶玻璃.X射线粉末衍射(XRD)和透射电子显微(TEM)分析表明,平均粒径为34 nm的六方相GdF3和9 nm的立方相Ga2O3晶粒在玻璃基体中均匀分布.吸收与荧光光谱结果显示,EF3+位于GdF3纳米晶,Ni2+选择性地进入Ga2O3纳米晶.受益于此,在976 nm激光激发下,透明微晶玻璃具有覆盖1050 ～ 1600 nm波段的宽近红外发射带,由位于1210 nm的Ni2+∶3T2(F)→3A2(F)跃迁转变和位于1530 nm的Er3+∶4I13/2→4I15/2跃迁转变组成.     

PVP辅助水热合成GdF3∶ Eu3+纳米晶及发光性质研究

以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为表面活性剂,采用水热法制备了GdF3∶Eu3+纳米晶.利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、红外光谱(IR)和荧光光谱对样品进行了表征.XRD研究结果表明:制备的样品为正交结构的GdF3纳米晶.PVP的使用有利于减小晶粒尺寸和提高颗粒的均匀性.发射光谱研究结果表明:位于594 nm处的主发射峰来自于Eu3+的5 D0→7F1磁偶极跃迁.5D0→7F1与5 D0→7 F2跃迁发射强度比值表明:以PVP为表面活性剂制备的样品中Eu3+的局域对称性相对下降.激发光谱研究结果表明:Gd3+与Eu3+之间有较好的能量传递.纳米晶表面的PVP可能与稀土离子之间形成配位键.     

SrZrO3∶Er,Yb荧光粉的上转换发光特性研究

采用高温固相法制备出SrZrO3∶Er,Yb上转换发光材料,用XRD、拉曼光谱和荧光光谱对其结构和上转换荧光特性进行表征和分析.XRD和拉曼光谱结果表明,得到的SrZrO3∶Er,Yb为正交相结构.980 nm激发下,SrZrO3∶Er荧光粉存在较强的上转换发光,在533 nm、557 nm和688 nm处存在两个绿色发射带和一个红色发射带,Yb3+的掺杂能够显著提高其上转换发光效率.SrZrO3∶Er,Yb中Er3+的猝灭浓度为1.0;,Yb3+的猝灭浓度为15;.通过研究发光强度随激发功率的关系,探究了Er3+和Yb3+双掺杂体系的发光机制,证实533 nm、557 nm处的绿光发射以及688nm处的红光发射都是双光子过程.     

NaMn3 F10∶Yb/（Er,Tm,Ho）纳米颗粒的制备及光谱研究

由于具有毒性低、稳定性好、发光强度高等优点,稀土上转换纳米颗粒在细胞成像和标记方面具有十分广泛的应用前景。本文采用了常规的热分解法,制备了粒径均一、均匀分散的NaMn3 F10∶Yb/( Er,Tm,Ho)上转换纳米颗粒。研究表明,制备的纳米颗粒的粒径都在10 nm以下。 NaMn3 F10∶Yb/Er和NaMn3 F10∶Yb/Tm纳米颗粒在980 nm连续激光的激发下分别发射660 nm和800 nm的单色光,这主要归因于Mn2+离子4 T1能级可以作为中间过渡能级,将Er3+离子2 H11/2能级和4 S3/2能级上的光电子通过非辐射的方式转移到2 F9/2能级上,降低2 H11/2能级和4 S3/2能级上的光电子数同时增加2 F9/2能级上的光电子数,使2 F9/2与4 I15/2基态能级产生较大的粒子数反转,以产生较强的波长为660 nm光辐射。通过对NaYF4∶Yb3+20;,Er3+2;纳米颗粒中掺杂Mn2+离子的研究发现,随着Mn2+离子掺杂浓度的提高,该纳米颗粒的发光颜色从绿色逐渐向红色转变,光谱中红绿光的强度比逐渐升高,在Mn掺杂浓度为58;时即可得到纯红光发射的上转换纳米颗粒。     

Ce3+掺杂CsPbBr3纳米晶的制备与性能

采用热注入法制备Ce³⁺掺杂CsPbBr₃纳米晶,利用XRD、TEM、XPS、UV-Vis、PL、Time-resolved fluorescence spectroscopy、J-V曲线测试等对样品的晶体结构、微观形貌、化学组成、光吸收性能、发光性能、荧光寿命和荧光太阳能集光器(LSC)的光学效率进行表征。实验结果表明:采用热注入法成功制备出分散性良好、平均晶粒大小为12.26 nm的立方相Ce³⁺掺杂CsPbBr₃纳米晶。Ce³⁺掺杂CsPbBr₃纳米晶的光学带隙和荧光发射峰强度随着Ce/Pb摩尔比的增加呈现先增大后减小的变化趋势,当n(Ce)/n(Pb)=0.25时,光学带隙达到最大为2.416 eV,发光强度最强,荧光发射峰由纯CsPbBr₃纳米晶的515 nm蓝移到510 nm,Ce³⁺掺杂CsPbBr₃纳米晶的发光性能与稳定性均得到增强。Ce³⁺掺杂CsPbBr₃纳米晶与聚苯乙烯溶液制备复合薄膜型LSC器件的光学效率ηopt最高达到6.81%。     

Ba2+,Al3+,Sr2+掺杂YF3∶Ho3+,Yb3+上转换发光的研究

为了提高上转换材料在激光防伪领域的绿光发射强度,采用高温固相法制备Ba2、Al3+、Sr2+掺杂YF3∶Ho3+,Yb3+材料.通过980 nm近红外激发的上转换发射光谱,可知Ba2+、Al3+、Sr2+的掺杂都会使得晶格收缩,降低稀土离子周围晶体场的对称性,其546 nm绿光强度分别是未掺杂该金属离子样品的1.6倍、1.1倍、1.2倍.并根据X射线衍射(XRD)探究Ba2+含量对晶相的作用.通过差热分析(DTA)、上转换发射光谱、XRD、扫描电子显微镜(SEM),结果表明:对于最佳Ba2、Al3+、Sr2+掺杂含量但不同烧结温度的样品,当合成温度为940℃时发光性能、结晶度和晶粒生长较好.通过发射强度与激发电流的拟合结果,说明546 nm绿光是双光子吸收过程,并阐述980 nm激发YF3∶Ho3+,Yb3发光材料的能级跃迁过程.     

PSN-PMN-PT∶Er3+晶体Judd-Ofelt理论分析

为了探索Er3+在铁电晶体场中的发光特性,采用高温溶液法生长了Er3+掺杂Pb(Sc1/2Nb1/2)O3-Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3弛豫铁电单晶.该晶体在紫外-可见-近红外吸收光谱380～1800 nm波段出现了7个吸收峰;在980 nm泵浦光源照射下,该晶体的发射光谱出现了强绿光和强红光上转换发射带,分别对应于Er3+的4S3/2→4I15/2和4F9/2→4I15/2跃迁;利用Judd-Ofelt理论计算了晶体的振子强度三参数(Ω2＝2.54×10-20 cm2,Ω4＝1.36×10-20 cm2,Ω6 ＝2.38× 10-20 cm2)以及Er3+在PSN-PMN-PT晶体场中的跃迁几率、能级寿命和荧光分支比.研究结果表明 PSN-PMN-PT∶Er3+弛豫铁电晶体是一种新型发光晶体.     

Er:GaN微纳米晶发光性能研究

采用溶液化学方法制备了Er3+掺杂浓度为1at%的Er∶GaN微纳米晶材料。对退火前后材料的结构、形貌和发光性能进行了表征。结果表明:Er∶GaN微纳米晶样品为纯的六方GaN相。退火后出现晶粒长大现象,且氧含量降低,微纳米晶的结晶质量变好。退火处理后出现了Er3+相关的524 nm和547 nm的绿光峰,660 nm的红光峰。在980 nm激发下,在Yb,Er∶GaN微纳米晶样品中实现了上转换荧光发射,并观察到了和Er∶GaN微纳米晶相同的发光峰。     

水热法合成NaYF4:Yb3+-Er3+及其上转换发光性质

采用水热法合成了不同浓度Yb3+和Er3+共掺NaYF4上转换发光材料.利用X-射线粉末衍射技术鉴定了物相的纯度,结果表明,样品的XRD与NaYF4(JCPDS 28-1192)标准卡片一致,均为纯相,结晶度高.在扫描电镜的辅助下,对样品的形貌进行了表征分析,其微观形貌呈六方棱柱状,柱长7μm左右,直径3μm左右,且尺寸分布均匀.在此基础上,利用荧光分光光度计(激发光源为980 nm激光器)对样品的发光性能进行了测试,在980 nm激光器的激发下,得到了发射峰位分别位于525 nm、550 nm、660 nm组成的上转换光谱,可指认为Er3+的2 H11/2,4 S3/2→4 I15/2(绿光)和4 F9/2→4 I15/2(红光)跃迁.进一步讨论了样品发光强度和泵浦源功率之间的关系,发现绿光和红光发射均为双光子过程.