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。     

沉淀法合成纳米晶长余辉材料Y2O2S∶Eu3+，Ti

The long-lasting phosphorescent materials, yttrium oxysulfides doped by Eu and Ti, were systhesized by coprecipitation with their subsequent thermal decomposition in the presence of sulphur. The products were characterized by XRD, TEM, phosphorescent spectra, and thermoluminescence. The XRD results indicate that the lowest synthesis temperature is 700 ℃. From the TEM, the average diameter of particles was in the range of 60～120 nm, and augmented with the increase of temperature. The materials under UV excitation presented well afterglow from the transition of ⁵D_0,1 → ⁷F_J of Eu³⁺, and the persistent time was about 2 h. The long-lasting afterglow mechanism was discussed, too.     

球形Y2O2S∶Yb,Ho上转换粒子的合成及其尺寸相关的发光机制研究

采用改进的均匀沉淀法结合固-气硫化工艺制备了一系列Y2O2S∶Yb, Ho上转换粒子. 利用X射线晶体衍射(XRD)和透射电子显微镜(TEM)对粒子的结构和形貌进行了表征, 并通过上转换发光光谱(UCL)和红外光谱(FTIR)研究了粒子的上转换发光性质. XRD和TEM结果表明, 所制备的样品均为单一的六方相结构, 且所有粒子均呈单分散和尺寸均一的球形, 其尺寸分别为40, 80和200 nm. 根据发光强度和激发功率间的对数关系曲线发现, 随着粒子尺寸的降低, 蓝光发射由三光子吸收过程转变为双光子吸收过程; 而绿光和红光发射虽然一直保持双光子吸收过程, 但其对数曲线斜率均随粒子尺寸的降低而逐渐增大. 对该材料的粒子尺寸与上转换发光机制的关系进行了讨论.     

Mn~(2+)掺杂NaBiF_4∶Yb/Er体系的可调控上转换发光

采用溶剂热法制备了不同Mn~(2+)掺杂量的NaBiF_4∶Yb/Er/Mn上转换发光体系,研究了其形貌、晶相、上转换发光性能随Mn~(2+)掺杂量的变化,并探讨了该体系的能量传递机理.实验结果表明,Mn~(2+)的掺杂不会引起NaBiF_4从六方相转变为立方相,但会增大其尺寸;同时在NaBiF_4体系中,Mn~(2+)可以与Er~(3+)进行能量传递,使红光发射得到增强,并且随着Mn~(2+)浓度的增加,红/绿光发射强度比也会随之增大.此外,还考察了NaBiF_4∶Yb/Er/Mn体系的变温发射光谱,发现当温度升高时,红/绿光强度比以及520 nm绿光与540 nm绿光发射强度比都总体上呈增大趋势.     

稀土双掺Y2O2S双波长响应上转换发光材料制备及性能研究

采用高温固相反应法制备出针对980,1550 nm均响应的Y2O2S:Er3+,Yb3+红外上转换发光材料。通过正交实验研究了稀土掺杂浓度、灼烧温度、灼烧时间、助熔剂用量等对产物发光性能影响的主次关系,并确定出最佳配比和制备工艺参数。采用X射线粉末衍射仪、荧光分光光度计等手段对样品的物相及发光性能进行了测试与表征。综合考虑样品的双波长响应效果,确定样品的最佳配方为A4B3C1D3E2(即Er3+浓度10%,Yb3+浓度7.5%,1100℃,5 h,助熔剂用量为质量比m(Y2O3)∶m(S)∶m(Na2CO3)=10∶3∶2)。样品为六方晶系Y2O2S结构,Er3+,Yb3+的引入未改变晶体结构。在980和1550 nm激发下,样品发出源于Er3+的2H11/2→4I15/2,4S3/2→4I15/2跃迁的绿光(520～570nm)和4F9/2→4I15/2跃迁的红光(650～680 nm)。     

纳米晶ZnO∶Er3+的制备及其室温上转换发射

采用化学沉淀法成功地将Er3+掺杂到纳米晶ZnO基质晶格中, 所制备的纳米晶ZnO∶Er3+粉体具有强室温发射现象, 并观测到其室温上转换发射现象. 纳米晶ZnO∶Er具有较高的上转换效率, 用978 nm激光激发, 肉眼可观察到绿色发光. 本文制备的纳米晶ZnO∶Er3+粉体发光材料不同于Er掺杂的体材料ZnO粉体.     

水热合成稀土氟化物材料KZnF3∶Er, Yb的上转换发光特性

水热法合成了掺杂Er3+和Yb3+的 KZnF3材料, 研究了Er3+和Yb3+在这种基质材料中的吸收和在980 nm红外光激发下的上转换发光, 对比了不同Yb3+浓度(0%～4%)下的上转换发光特性.实验发现, 在同种材料中, Er3+的红光发光强度要明显强于绿光, 而且掺Yb3+后红光和绿光的光强比不掺Yb3+时都有了很明显地增强.当Yb3+浓度为2%时上转换发光光强达到最强, 大于2%后发光开始减弱.通过分析输出光强与泵浦光强的双对数曲线, 发现Er3+的红光和绿光的发射均属于双光子过程, 最后分析了红光和绿光上转换发光的具体过程和转换通道.     

水热-微波法合成纳米晶长余辉发光材料Y2O2S∶Eu3+，Mg，Ti

采用新型水热-微波法合成了纳米晶长余辉发光材料Y₂O₂S∶Eu³⁺,Mg,Ti。通过XRD、TEM、荧光光谱对其进行表征。X射线衍射测试表明所制备的Y₂O₂S∶Eu³⁺,Mg,Ti纳米发光材料为单相,六方晶。透射电子显微镜(TEM)测试表明所制备的Y₂O₂S∶Eu³⁺,Mg,Ti纳米发光材料粒径小,分布集中。激发和发射光谱测试表明Eu³⁺离子能有效地掺入硫氧化钇基质中,并具有良好的发光性能。余辉光谱测试表明其余辉颜色为红色,具有良好的余辉效果。     

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.     

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.     

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.     

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.     

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.     

低温凝胶燃烧法合成Y2O3∶Er3+，Yb3+纳米晶上转换发光材料

分别以柠檬酸和甘氨酸为燃烧剂,采用低温凝胶燃烧法合成了Er³⁺、Yb³⁺共掺Y₂O₃纳米晶粉体。通过TG-DSC、XRD、SEM等分析手段对两种燃烧剂所对应的反应过程及纳米晶粉体的物理性能进行了分析,结果表明甘氨酸法具有更高的反应效率、更好的粉体分散性及粒径均匀性。在980 nm激光二极管(LD)激发下,对甘氨酸法所得样品的上转换发光性能分析表明,绿光和红光发射谱带分别来自于Er³⁺的⁴S_3/2/ ²H_11/2→ ⁴I_15/2和⁴F_9/2→ ⁴I_15/2跃迁。此外,对Er³⁺和Yb³⁺掺杂浓度、粉体煅烧温度对纳米晶样品上转换发光性能的影响进行了讨论。     

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。     

Y2O2S∶Er3+，Yb3+的制备及Er3+离子在晶场中的能级分裂

采用沉淀法制备前驱体,通过不同温度合成了上转换发光材料Y2O2S∶Er3+,Yb3+,运用XRD,SEM和上转换发射光谱对其进行表征。结果表明,所合成的Y2O2S∶Er3+Yb3+属于六方晶系晶体,随着合成温度的升高,产物的粒径不断增大,上转换发射光强度逐渐增加。研究Y2O2S∶Er3+Yb3+的上转换发光过程,红光发射和绿光发射分别源于Er3+离子的4F9/2→4I15/2以及2H11/2→4I15/2,4S3/2→4I15/2能级跃迁。利用群论计算了晶场中Er3+离子的能级分裂数目。     

不同形貌Er,Yb共掺六方NaYF4的合成及上转换发光特性研究

利用水热法成功合成了不同形貌的稀土掺杂六方NaY0.95Yb0.03Er0.02F4,包括柱状、粒状、片状、管状等.通过XRD,SEM,TEM对合成样品的物相结构及晶粒形态进行了表征,探讨络合剂EDTA用量;表面活性剂CTAB,P123,十二烷基苯磺酸钠;热溶剂水、乙二醇、聚乙二醇对晶体生长方向的影响,并对不同形态样品进行上转换发光性能测试,分析晶粒形态对上转换发光强度与寿命的影响,结果显示晶粒越小发光强度越强,相当粒径的管状样品的发光强度比粒状的强,不同晶粒形态上转换的主要能量传递模式也不相同.研究结果可以指导我们可控合成适应实际应用需求的晶粒形态及优良上转换发光性能的材料.     

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。     

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.