中空LaF3:Tb纳米晶的水热法制备与光谱性能研究

采用水热法制备了中空LaF3∶Tb纳米晶.通过X射线粉末衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和紫外激发荧光光谱等测试表征手段,研究了水热合成温度、反应原料配比等物理化学条件对合成LaF3∶ Tb粒子晶粒尺寸、形貌、分散状态以及发光性能的影响.实验结果表明,在水热温度180℃且当Tb3+的掺杂浓度为20 mol％时具有最强的荧光发射,其主发光峰位于542 nm的绿光区域.高分辨透射电镜分析发现,通过调节制备条件可合成具有中空结构的纳米LaF3颗粒,其颗粒尺寸仅为30～ 40 nm左右.     

Gd2O2S∶Yb3+,Er3+纳米粉体的水热-还原法制备及其上转换发光性能研究

以Gd2 O3,Yb2 O3,Er2 O3,HNO3,CO(NH2)2和C12H25SO4Na为实验原料,通过水热-还原法制备了yb3+和Er3+共掺杂的Gd2O2S∶ Yb3+,Er3+纳米粉体.通过傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、选区电子衍射(SAED)和上转换发射光谱(UPL)分析手段对合成产物的结构、形貌和上转换发光性能进行了表征.结果表明,Gd3+∶ CO(NH2)2∶ SO2-=2∶ 1∶x的摩尔比对合成产物的结构有显著的影响,当x=1.0时合成的前驱体在90; Ar+ 10; H2混合气氛下800℃煅烧2h可获得单相Gd2 O2S纳米粉体,该Gd2 O2S粉体颗粒呈现近球形,平均颗粒尺寸约30 nm,具有一定的团聚特征.上转换发射光谱表明在980 nm红外光激发下,Gd2 O2S∶Yb3+,Er3+纳米粉体的上转换光谱图的主次发射峰分别位于671 nm和548 nm,归属于Er3+的4 F9/2 →4I15/2和4S3/2→4I15/2跃迁.Er3+的猝灭浓度为5;,Gd2 O2S∶Yb3+,Er3+的发光机制为双光子模型.     

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;.     

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.     

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.     

Er掺杂ZnS纳米晶的合成及光致发光性能研究

以巯基乙酸(HSCH2COOH)为稳定剂,采用水热法合成了分散性好的ZnS∶ Er纳米晶,分别利用XRD、TEM,荧光光谱仪对其物相,形貌及光学性能进行了研究.结果表明:ZnS∶ Er纳米晶为闪锌矿ZnS结构,颗粒近似球形,平均粒度为5 ～8 nm.当Er3+掺杂摩尔浓度为6;,稳定剂巯基乙酸添加摩尔分数为2;,合成温度为120℃条件下得到了发光性能较好的Er离子掺杂ZnS纳米晶材料,并对其发光机理进行了探讨.     

空心结构NaYF4∶Yb,Er上转换材料的制备

以稀土三氟乙酸盐、氟化钠和三氟乙酸钠为原料通过溶剂热法成功制备出了空心结构的Na YF4∶Yb,Er上转换材料,探索了反应温度、钠离子浓度对产物形貌、晶相及发光性能的影响。利用扫描电镜,透射电镜,X射线衍射和发光光谱对产物的形貌、物相结构及荧光性能进行表征。结果表明,当Na F和Y3+的摩尔比为2.5,220℃溶剂热反应12 h时,可得到空心结构的上转换材料,该结构兼具上转换荧光、载药双重功能。     

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.     

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.     

掺铕铽钨酸锶荧光粉的制备与发光性质分析

通过化学共沉淀法制备了Sr0.95WO4∶xEu3+∶(0.05-x)Tb3+荧光粉.采用X射线粉末衍射仪、扫描电子显微镜和荧光光谱仪对样品材料的结构、形貌和发光性能进行了表征.分别讨论了在不同反应温度下及稀土离子Eu3+和Tb3+共掺比例变化对荧光粉的发光性能和形貌的影响.结果表明:所得SrWO4∶xEu3+∶(0.05-x)Tb3样品是由无规则棒组成的发光材料,它们在800℃时,发光性能最好;样品在223 nm紫外光的激发下,在543 nm和614 nm处,呈现出两个主要发光中心,分别归属于5D4→7F5和5D0→7F2跃迁,说明稀土离子Eu3+和Tb3具有良好的发光性能,同时随着Eu3和Tb3+掺杂比例的改变,荧光体的发光色度也在不断改变.     

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.     

Y2O3∶Yb3+,Tm3+纳米粉体的制备及发光性能研究

以Y2O3为基质材料,Yb3+为敏化剂,Tm3+为激活剂,采用化学共沉淀法制备Y2O3∶Yb3+,Tm3+纳米粉体,通过差热、红外光谱、XRD、荧光、上转换发光和场发射电子显微镜等方法对样品进行表征.结果表明:Tm3+和Yb3+完全固溶到Y2O3立方晶格中,且粉体大小均匀,尺寸约50 nm;Yb3+浓度为4;(摩尔分数)、煅烧温度900 ℃时,荧光和上转换发光强度最强;Tm3+浓度为0.4;时绿光(5F4/5S2→5I8)和红光(2F5/2→2F7/2)荧光强度最强,浓度0.5;时蓝光(1G4→3H6)和红光(1G4→3F4)的上转换发射强度最大.     

Ho~(3+)/Yb~(3+)∶8YSZ纳米粉体制备及发光性能研究

通过化学共沉淀法制备Ho~(3+)/Yb~(3+)共掺杂的氧化钇稳定的氧化锆(8YSZ)纳米粉体。研究了煅烧温度对Ho~(3+)/Yb~(3+)共掺杂8YSZ纳米粉体荧光光谱和上转换发光性能的影响。结果表明:在448 nm波长激发光激发下,Ho~(3+)/Yb~(3+)∶8YSZ纳米粉体有一个549 nm的绿光发射峰,随着煅烧温度的升高,Ho~(3+)/Yb~(3+)∶8YSZ纳米粉体的荧光强度先升高后降低。980 nm波长激光激发下,Ho~(3+)/Yb~(3+)∶8YSZ纳米粉体在450~750 nm范围内有一个中心波长在539 nm的绿光发射峰和一个中心波长在650 nm的红光发射峰,随着煅烧温度的升高,纳米粉体的颗粒尺寸增大的同时,其上转换发光强度也逐渐增大。     

铒镱双掺的钒酸钇和铌酸锂晶体中的铒离子的上转换发光

利用J-O理论,计算了在铒、镱双掺的钒酸钇和铌酸锂晶体中的铒离子在室温下的晶场唯象参数Ωλ(λ=2,4,6)及辐射跃迁几率、无辐射跃迁几率和共振跃迁几率.考虑到铒、镱间的能量转移,写出了在这些晶体中的铒离子的速率方程.速率方程的解表明,在铒、镱双掺的钒酸钇晶体中的铒离子的550 nm的上转换发光,比它在铒、镱双掺的铌酸锂晶体中更为有效.这一理论结果与我们的实验观察结果一致.     

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。     

Er3+单掺与Er3+/Yb3+共掺NBT-CT无铅压电陶瓷的上转换发光性能研究

采用固相烧结法制备一系列Er³⁺单掺与Er³⁺/Yb³⁺共掺0.96Na_0.5Bi_0.5TiO₃-0.04CaTiO₃(NBT-CT∶xEr³⁺/yYb³⁺,x=0.002~0.015,y=0.010)无铅压电陶瓷。通过X射线衍射仪和荧光光谱仪分别对样品的物相结构和上转换发光特性进行表征和分析。结果表明,样品的主晶相为NBT晶相。在波长为980 nm的近红外光激发下,Er³⁺单掺与Er³⁺/Yb³⁺共掺NBT-CT陶瓷均呈现强的以绿光为主的Er³⁺特征上转换发光。在NBT-CT∶xEr³⁺中,当x=0.010时上转换发光性能最佳;Yb³⁺能够起到敏化作用,明显增强Er³⁺的上转换发光强度。     

Half opened microtubes of NaYF4:Yb,Er synthesized in reverse microemulsion under solvothermal condition

NaYF₄:Yb,Er micro/nanocrystals with different sizes and morphologies such as nanospheres, short flexural nanorods, and half opened microtubes, were synthesized in reverse microemulsion under solvothermal condition using the quaternary reverse microemulsion system, CTAB/1-butanol/cyclohexane/aqueous solution. The X-ray diffraction analysis confirmed that cubic phase NaYF₄:Yb,Er can completely transform to hexagonal phase with increasing reaction time. The scanning electron microscope and transmission electron microscope images revealed that the morphology of the product can be tailored by varying the reaction time. A possible crystalline growth process of the NaYF₄:Yb,Er micro/nanocrystals was discussed. The obtained half opened microtubes exhibited an intense green upconversion luminescence, which may be attractive in novel optoelectronic devices.     

掺铒PLZT电光陶瓷发光特性

测量并分析了Er3+∶PLZT电光陶瓷的吸收光谱和上转换光谱,利用Dexter理论和速率方程理论研究了该材料的发光特性.通过Dexter理论计算得到4I13/2+4I13/2→4I9/2+4I15/2( ET1)和4I11/2+4I11/2→ 4I15/2+4F7/2(ET2)能量传递过程的交叉驰豫几率分别为2.06×105 s-1和1.61 ×105 s-1.以此为基础,结合Er3+跃迁的动力学模型,利用速率方程讨论了交叉驰豫过程对4 I13/2,4I11/2,4I9/2能级上离子数的影响.通过分析可知,ET1和ET2交叉驰豫过程将会使4I13/2能级粒子数大幅度减少,不利于1550hm发光,而对800 nm的发光起到较大的促进作用.     

New garnet crystal potentially suited for mini-laser devices of 1.5-μm spectral range

In Er:doped crystals, the 1.5-μm (⁴I_13/2–⁴I_15/2) transition is of negligibly small intensity. To intensify this transition, the (Gd,Y)₃(Ga,Sc)₅O₁₂ host crystal has been chosen as a basic medium. The single crystal garnet films with thickness up to 18-μm were grown using the method of liquid-phase epitaxy on Gd₃Ga₅O₁₂ substrates. The 20-at.% maximal concentration of Er³⁺-ions was achieved without luminescence quenching. The up-conversion processes were neutralized by the addition of an Fe-ions sensitizer. At the same level of absorbed pumping power, the luminescence intensity at the 1.5-μm band for the Er:Fe:doped crystal was approximately one to two orders of magnitude higher than that for traditional content. Heavily doped crystals demonstrated broadening of the luminescence band up to 300 nm.