高发光效率的亲水性NaYF4:Yb/Er纳米晶的制备

以不同比例的乙二醇和水作为混合溶剂,稀土氯化物和NaF为反应物,采用简易的溶剂热法一步制备出亲水性的NaYF4:Yb/Er纳米晶.用透射电子显微镜、X射线粉末衍射、红外吸收以及发光光谱等测试方法对产物的形貌、物相结构、表面配体和荧光性能进行了表征.结果表明,制备的纳米晶形貌比较均一,主要为立方相和六方相的混合相.随着溶剂中含水量由0%增加到50%,纳米晶尺寸变大,六方相NaYF4:Yb/Er含量增加,纳米晶的发光强度增加;进一步增加含水量时,尽管纳米晶尺寸变大,六方相含量也相应增加,但是其发光强度降低,可能是由于配体减少引起纳米晶表面缺陷增加,导致发光淬灭.     

Y_2O_2S∶Er,Yb纳米晶的制备及其上转换和下转换发光

采用共沉淀法,结合固-气硫化工艺制备了平均粒径约40nm的类球形Y2O2S∶Er,Yb纳米晶,并对其在980nm红外激发下的上转换和下转换发射进行了较为详细的研究。Er3+的上转换特征发射分别位于530、550和660nm附近。在表面吸附OH-和CO32-所形成的特殊声子环境下,Er3+的4S3/2→4F9/2和4I11/2→4I13/2多声子弛豫显著提高了4F9/2能级的粒子布居,致使纳米晶具有很强的660nm红光发射。并且红绿光荧光分支比会随Yb3+浓度的提高而显著增大。首次报导了Y2O2S纳米晶中Er3+的红外特征发射。源于Er3+离子4I13/2→4I15/2辐射跃迁的较强红外发射,在晶场作用下分化为峰位分别位于1501、1534和1577nm的3个发射峰。由于4I13/2能级是660nm红光发射的主要布居能级之一,该红外发射与红光发射存在明显竞争。但在较高Yb3+掺杂浓度下,高效的Yb3+→Er3+能量传递可有效削弱红外发射的竞争作用。     

YF_3∶Yb,Er纳米晶的固相合成及上转换发光性能

采用一种简单的低温固相法制备了YF3∶Yb,Er纳米晶,重点探究了烧结温度、烧结时间对纳米晶微结构及发光性能的影响。通过XRD、SEM和FA对样品进行了表征。XRD结果表明:烧结温度达到400℃,烧结时间达到1h,即可获得正交相的YF3∶Yb,Er纳米晶;SEM分析表明:制备的YF3∶Yb,Er纳米晶呈现光滑的类球形,粒径随烧结温度升高及烧结时间增加而变大;FA结果显示:在980nm红外激光激发下,样品的可见光发射峰分别位于波长409、524、547和657nm处,其强度与烧结温度、烧结时间正相关。     

NaYF4∶Er3+六棱柱的水热合成及上转换发光性能

以氟化钠、硝酸钇、硝酸铒为原料,利用水热法合成NaYF4∶Er3+材料.利用X射线粉末衍射仪(XRD)、场扫描电子显微镜(SEM)、红外吸收(FT-IR)以及发光光谱等手段对产物的物相结构、形貌和荧光性能进行分析.结果表明,NaYF4∶Er3+为六角棱柱晶体,属于六方晶系,具有P63/m(176)空间点群结构.在980nm光激发下,NaYF4∶Er3+展现出强的上转换光,波长在520 nm和539 nm为绿光发射,对应为Er3+离子的2 H11/2→4/I15/2和4S33/2→4/I15/2跃迁发射,而652nm为红光发射,则对应于Er3+离子的4 F9/2→4/I15/2跃迁发射.     

超重力反应沉淀法制备NaYF_4∶Er~(3+)及上转换发光性能

采用重力反应沉淀法合成了Er3+掺杂的NaYF4上转换发光剂,分别用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和荧光分光光度计(FL)对试样的晶体结构、表面形貌及发光性能进行了表征,研究了不同煅烧温度对材料结构、形貌和发光的影响。结果表明:NaYF4∶Er3+为立方相和六方相混合的晶体,经过煅烧后,颗粒具有很好的结晶性,含有少量的杂相。分别用650nm的红光和808nm的近红外光激发,测试样品的上转换发光,观察到了紫色、蓝色、绿色上转换发光。     

CeO2∶Er3+纳米晶的合成及上转换发光特性研究

采用燃烧法制备得到CeO2∶Er3+纳米晶粉末.用X射线衍射仪(XRD)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)和荧光分光光度计等对CeO2∶Er3+纳米晶的结构、形貌和上转换发光特性进行了研究.结果表明:所得到的纳米晶粒度均匀、结晶完好,属于立方萤石结构.上转换发光光谱的研究表明:在980nm红外光激发下,可以发现上转换荧光,分别来自于Er3+离子的2H11/2,4S3/2→4 I15/2和4 F9/2→4I15/2跃迁.     

Yb3+/Er3+共掺杂BaY2F8纳米颗粒的水热合成与上转换发光

采用水热方法合成了Yb3+/Er3+共掺杂BaY2F8纳米颗粒,并对其进行了不同温度的热处理,热处理温度为200℃-800℃。研究了热处理温度对纳米粒子的晶相、粒径和上转换发光强度的影响。结果发现随着热处理温度的升高,纳米粒子的粒径和上转换发光强度明显增加。讨论了BaY2F8:Yb3+,Er3+纳米粒子的上转换发光机理。     

Er~(3+)/Yb~(3+)共掺SrF_2纳米晶的溶剂热合成及发光性能研究

采用溶剂热方法制备得到了Er3+和Yb3+共掺杂的SrF2纳米晶,并对其上转换发光性能进行了研究.X-射线衍射结果表明所制备的产物为纯的SrF2.随着溶剂热温度的升高,该纳米晶衍射峰的强度逐渐增强,且与SrF2的标准衍射峰相比,所有衍射峰均向高角度偏移.TEM的结果表明,溶剂热处理后,SrF2颗粒的分散性得到明显改善,且晶粒大小随着溶剂热温度的升高而增大.在980nm激光泵浦下Er3+和Yb3+共掺杂SrF2纳米晶仅能观察到弱的上转换发光,而在500℃和600℃热处理2h后,其上转换发光强度明显增强.上转换发光强度与泵浦功率的关系表明绿光和红光均为双光子吸收过程.     

NaYF4:Er3+六棱柱的水热合成及上转换发光性能

以氟化钠、硝酸钇、硝酸铒为原料,利用水热法合成NaYF4:Er3+材料。利用X射线粉末衍射仪(XRD)、场扫描电子显微镜(SEM)、红外吸收(FT-IR)以及发光光谱等手段对产物的物相结构、形貌和荧光性能进行分析。结果表明,NaYF4:Er3+为六角棱柱晶体,属于六方晶系,具有P63/m(176)空间点群结构。在980nm光激发下,NaYF4:Er3+展现出强的上转换光,波长在520nm和539nm为绿光发射,对应为Er3+离子的2 H11/2→4/I15/2和4S3/2→4/I15/2跃迁发射,而652nm为红光发射,则对应于Er3+离子的4F9/2→4/I15/2跃迁发射。     

热解法制备KY3F10∶Yb3+、Tm3+纳米晶荧光标记材料

采用热分解法制备了yb3+和Tm3+共掺杂的KY3F10∶Yb3+、Tm3+纳米晶,用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)和上转换光谱对样品进行了表征.研究了Tm3+浓度对样品的上转换发光性能的影响.结果表明制备的样品为类球形立方相KY3F10∶yb3+、Tm3+纳米晶,粒子尺寸分布均匀,平均粒径约为13nm左右....     

NaYF_4∶Yb,Er/Tm上转换发光强度的影响因素

含有稀土离子的上转换发光材料因具有巨大的应用价值而受到人们的广泛研究,特别是六方相NaYF4已被公认为是迄今为止发光强度最大的上转换基质材料.以稀土离子Yb和Er或Yb和Tm的共掺杂NaYF4上转换材料为研究对象,讨论了几种不同因素对其上转换发光强度的影响,并对这种上转换材料的应用与研究前景提出了几点建议.     

有机配体对NaBiF4:Yb3+/Er3+上转换纳米粒子形貌和发光性能的调控研究

本工作采用一锅溶剂热法分别制备了不同有机配体修饰的NaBiF₄:Yb³⁺/Er³⁺上转换纳米粒子(UCNPs), 并对其形貌和发光性能进行了研究。实验表明, 有机配体的软模板和导向作用可调控UCNPs的粒径和形貌, 且有机配体的缺陷钝化作用会使其发光增强。其中, 以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)和十六烷基三甲基氯化铵(CTAC)修饰的UCNPs的增强效果最为显著, 强度大约增加了9倍。此外, 本研究进一步考察了该UCNPs在不同的温度和pH条件下的发光强度的变化规律。结果表明, 在30~90 ℃之间, 其发光强度随着温度的升高而降低; 在强酸和强碱环境中, 其发光强度显著降低, 而在pH为5~6时, 其发光强度最大。     

NaYF4:Er3+和NaYF4:Yb3+/Er3+上转换荧光纳米晶的制备与表征

以EDTA为螯合剂,采用络合共沉淀法合成了NaYF4:Er3+和NaYF4:Yb3+/Er3+纳米晶.分别采用XRD、SEM、荧光分光光度计对合成的样品进行了结构、形貌和上转换荧光分析.XRD结果表明,制备的NaYF4:Er3+和NaYF4:Yb3+/Er3+均为纯立方相;SEM结果显示,制备的NaYF4:Er3+和NaYF4: Yb3+/Er3+晶粒粒径都在100nm左右,与NaYF4:Er3+相比,NaYF4:Yb3+/Er3+晶粒尺寸分布更均匀,分散性更好,符合作为荧光标记材料的要求;上转换荧光分析表明,在980nm激光器激发下,NaYF4:Yb3+/Er3+的发光强度比NaYF4:Er3+提高了1个数量级.     

980nm激发下Y_2O_2S:Ho~(3+),Yb~(3+)纳米晶可见和红外发光特性研究

采用共沉淀法,结合固-气硫化工艺制备出六角晶系结构的类球形Y2O2S∶Ho3+,Yb3+纳米晶,平均粒径约40nm。在980nm LD激发下,系统研究了纳米晶在450~1 500nm宽波段范围内的发光特性。根据上转换(UCL)和下转换(DCL)测试结果,Y2O2S∶Ho3+,Yb3+纳米晶发射峰位于545,655和1180nm,分别源于5F4/5S2→5I8、5 F5→5I8和5I6→5I8辐射跃迁。Yb3+离子的掺杂可显著提高Ho3+的上转换发光效率。由于纳米晶表面吸附产生的高能振动量子显著提高了5F4/5S2→5F5和5I6→5I7多声子弛豫的发生几率,使得655nm红光发射很难得到抑制。随Yb3+浓度不断增大,Yb3+→Ho3+能量传递效率提高。这不仅可以增大5F4/5S2和5I6能级的粒子布居数,使绿光和红外光发射增强,而且能在一定程度上抑制5I6→5I7多声子弛豫过程,间接削弱红光发射强度。但5F5能级的另一布居途径(5F4/5S2→5F5)使得Y2O2S∶Ho3+,Yb3+纳米晶的绿红光荧光分支比(IG/IR)值仅能达到3.75。当浓度高于6%(摩尔分数)时,(5F4/5S2,2F7/2)→(5I6,2F5/2)能量反传递过程导致绿光和红光发射大幅降低,而5I6能级布居数的增大却增强了红外发射强度。上述变化导致IG/IR增势减弱,红外/红光荧光分支比(IIR/IR)不断增大。     

不同形貌β-NaYF4∶Yb,Er（Tm）的水热法合成和上转换发光研究

采用水热法添加不同的表面活性剂合成了NaYF4∶Yb,Er(Tm),并借助XRD、TEM、FT-IR、上转换发光谱对合成样品的物相、形貌、表面包覆情况、上转换发光强度等进行了分析。结果表明在相同的温度、时间条件下合成样品的物相均为六方相;添加不同表面活性剂所合成样品的形貌各不相同,可以通过控制添加表面活性剂的种类、剂量等条件调控晶体的生长。添加柠檬酸所合成的样品的上转换发光强度较高。     

复合结构纳米晶CdS∶Cu/CdS的制备及光学特性

在非配位溶剂中合成了高质量的CdS纳米晶核,并利用Cu²⁺离子对其进行掺杂,制备了CdS∶Cu纳米晶.通过进一步采用连续离子层吸附反应的方法对CdS∶Cu纳米晶进行表面修饰,得到CdS∶Cu/CdS复合结构纳米晶.利用X射线衍射(XRD),透射电镜(TEM),紫外可见吸收光谱(UV-Vis)和荧光光谱(PL)对其结构、形貌以及光学性质进行了表征和分析,结果表明:所制备的复合结构CdS∶Cu/CdS纳米晶为立方闪锌矿结构;与CdS纳米晶核相比,掺杂Cu²⁺可以使其表面态发光发生红移;在CdS∶Cu纳米晶中,通过改变掺杂Cu²⁺的浓度,可以实现表面态发光在570和620nm之间的连续调节.与未经包覆的CdS∶Cu纳米晶相比,包覆层CdS增强了纳米晶CdS∶Cu的稳定性.     

热处理温度及EDTA对β-NaYF_4:Yb~(3+),Er~(3+)材料结构与性能的影响

采用共沉淀法合成了Yb3+、Er3+共掺杂的NaYF4粉体,重点研究了热处理温度和螯合剂EDTA对所合成粉体的晶相、表面形貌以及上转换发光性能的影响,并利用X射线衍射、扫描电镜及荧光光谱对其结构组成、晶体表面形貌及发光性能进行了研究。结果表明:随着热处理温度的升高,NaYF4:Yb3+,Er3+粉体由立方相向六方相转变,当温度高于600℃时又从六方相逐渐转变为立方相,而且颗粒的尺寸逐渐变大,从近似球形到无规则形状;NaYF4:Yb3+,Er3+发光强度与热处理温度密切相关,热处理温度对于β-NaYF4:Yb3+,Er3+的发光性能有着重要的影响。经过600℃热处理后的粉体具有较高的发光强度;螯合剂EDTA的添加对所合成粉体的发光性能有着明显的影响,螯合剂的添加降低了其发光强度;在1 000℃以内,NaYF4:Yb3+,Er3+具有良好的热稳定性。     

纳米晶Y2O2S∶Eu3+,Mg2+,Ti4+长余辉发光材料的制备

采用溶剂热-高温固相法,合成了纳米晶Y2O2S∶Eu3+,Mg2+,Ti4+红色长余辉发光材料。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+,Mg2+,Ti4+纳米材料为单相,六方晶。透射电子显微镜(TEM)测试表明所制备的Y2O2S∶Eu3+,Mg2+,Ti4+纳米材料粒径小,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。余辉测试表明其余辉颜色为红色,具有良好的余辉效果。     

NaYF_4:Yb,Er-Fe_3O_4纳米复合颗粒的制备与表征

以NaYF4∶Yb,Er纳米颗粒作为种晶,选用二氨基十二烷等双官能团配体作为偶联剂,采用直接偶联法制备了NaYF4∶Yb,Er-Fe3O4纳米复合颗粒。通过透射电镜、X射线衍射仪和能量色散X射线光谱仪对NaYF4∶Yb,Er-Fe3O4纳米复合颗粒的结构、形貌以及组成进行了表征,比较了不同双官能团配体对纳米复合结构形成的影响。结果表明,双官能团配体的使用对纳米复合结构的形成至关重要;配体所具有官能团的种类以及NaYF4∶Yb,Er种晶粒径会影响NaYF4∶Yb,Er与Fe3O4纳米颗粒之间的偶联作用。