溶剂热法制备太阳电池用NaYF_4:Yb~(3+),Er~(3+)纳米上转换材料

用溶剂热法合成Yb3+、Er3+共掺的NaYF4纳米上转换材料,研究了去离子水,乙醇两种反应溶剂对材料性能的影响.用X射线衍射光谱,扫描电镜和荧光光谱等测试手段对材料性能进行了对比分析.结果表明:以乙醇为溶剂并加入一定比例的EDTA,所制备的上转换材料能发射较强的、可被太阳电池吸收的可见光.     

NaYF_4∶Yb~(3+),Er~(3+)上转换发光材料的葡聚糖表面改性及醛基化研究

采用两浴-溶剂热法制备了NaYF_4∶Yb~(3+),Er~(3+)上转换发光纳米粒子(UCNP),利用葡萄糖在苷化温度下置换UCNP表面的油酸,制得表面包被葡聚糖的亲水性UCNP。进一步通过NaIO_4氧化表面葡聚糖,获得了醛基化UCNP。采用TEM及光纤光谱仪等对修饰前后材料的形貌、发光特性进行了表征。优化实验表明0.5mol/mL葡萄糖在130℃下包被葡聚糖48h效果最好,包被后的UCNP在水相中分散良好且可在超过2个月内保持原有发光强度的75%。通过调节NaIO_4用量及氧化反应时间可以调控表面醛基修饰量。     

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.     

水热法合成NaYF_4∶Er~(3+)/Pr~(3+)上转换发光性能

以氟化钠、硝酸钇、硝酸铒、硝酸镨为原料,采用水热法合成了NaYF4∶Er3+/Pr3+上转换荧光粉。利用X射线粉末衍射(XRD),场发射扫描电子显微镜(SEM)、荧光光谱(PL)等方法对产物的形貌、结构和发光性能进行表征。结果表明,NaYF4∶Er3+/Pr3+粉体外观主要是六边棱柱,属于六方晶系,具有P63/m(176)空间点群结构。在980nm激光激发下表现出了强的上转换发光性能。其中波长520.5nm和539nm位置为绿光发射,在652m位置为红光发射,分别对应的是Er3+离子的2 H11/2→4 I15/2、4 S3/2→4 I15/2跃迁发射和4 F9/2→4 I15/2跃迁发射。Pr3+上电子向Er3+的能量迁移提高了发光强度。     

β-NaYF_4∶Yb~(3+),Ho~(3+)@SiO_2纳米复合材料的合成及上转换发光性质

利用高温溶剂热法合成NaYF_4∶Yb~(3+),Ho~(3+)上转换纳米粒子(UCNPs),并利用反相微乳液法在纳米颗粒上包覆一层SiO_2,形成NaYF_4∶Yb~(3+),Ho~(3+)@SiO_2核壳结构(UCNPs@SiO_2)。通过XRD、TEM、傅里叶转换红外光谱及荧光光谱对所合成的材料进行表征。结果表明,UCNPs晶相为纯六方相,粒径约45nm,SiO_2成功包覆在UCNPs上,壳层厚约15nm;在980nm近红外光激发下发射542nm绿光。UCNPs@SiO_2上转换发光材料在生物成像中有潜在的应用。     

核壳NaYF_4∶Yb~(3+),Er~(3+)@nSiO_2@mSiO_2上转换纳米颗粒的合成、叶酸修饰及性能研究

采用水热法成功制备了NaYF_4∶Yb~(3+),Er~(3+)@nSiO_2@mSiO_2核壳结构上转换发光纳米粒子(upconversion nanoparticles,UCNPs),并用叶酸对其表面进行了修饰,继而通过TEM、XRD、FT-IR、BET以及上转换发射光谱对其形貌、结构和光学性质进行了表征。结果表明,制备的NaYF_4∶Yb~(3+),Er~(3+)纳米颗粒为纯立方相,表面均匀地包覆了一层SiO_2,显示出明显的核-壳结构,平均粒径为80nm,并且叶酸成功修饰在NaYF_4∶Yb~(3+),Er~(3+)@nSiO_2@mSiO_2样品表面。在980nm近红外光激发下,该UCNPs具有良好的上转换发光效果,其主要发射峰位于524,541和655nm波长处。该研究可以为开发兼具生物成像和良好载药性能的靶向药物载体提供一定的参考。     

YAG:Yb~(3+),Tm~(3+)纳米晶粉体的制备及其蓝色上转换发光

以稀土氧化物、硝酸铝为原料,采用溶胶-凝胶法合成了Yb3+、Tm3+共掺的钇铝石榴石(Y3Al5O12,YAG)纳米晶粉体。采用X射线衍射(XRD)确定了1200℃煅烧后的晶体粉为纯YAG结构,无杂质相,晶体尺寸约为90nm;该粉体在波长为980nm的半导体激光器激发下发射出中心波长为487nm的蓝色上转换荧光,对应于Tm3+离子的1G4→3H6的跃迁。发光强度和激发功率关系的研究揭示了其为双光子过程,Tm3+的激发态吸收及Tm3+、Yb3+间的交叉驰豫型能量传递和是该上转换发光的主要机制。     

Yb~(3+)/Er~(3+)共掺钨钼酸盐上转换发光材料的研究

采用水热法合成了镱离子(Yb~(3+))/铒离子(Er~(3+))分别共掺杂钨酸钆银(AGWO)、钼酸钆银(AGMO),分别制得钨酸钆银∶镱/铒(AGWO∶Yb~(3+)/Er~(3+))上转换发光材料、钼酸钆银∶镱/铒(AGMO∶Yb~(3+)/Er~(3+))上转换发光材料,采用X-射线粉末衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)以及荧光光谱仪对合成样品的结构特征、表面形貌以及发光性能进行了表征。研究结果表明:在不同浓度Yb~(3+)和Er~(3+)共掺条件下,所得粉体样品的物相分别与AGWO、AGMO基质物相一致;随着合成条件的变化,样品具有不同的形貌:AGWO∶Yb~(3+)/Er~(3+)呈棒状、AGMO∶Yb~(3+)/Er~(3+)呈粒状;在980nm激光激发条件下,可以观测到波长位于525nm、550nm处的绿色发射光谱和波长位于660nm处的红色发射光谱,分别对应于Er~(3+)的~2H_(11/2)→~4I_(15/2)(525nm)、~4S_(3/2)→4I_(15/2)(550nm)和~4F_(9/2)→~4I_(15/2)(660nm)特征跃迁。通过对比可发现,在Yb~(3+)/Er~(3+)掺杂浓度相同的条件下,AGMO∶Yb~(3+)/Er~(3+)具有较强的发射强度。     

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。     

二元溶剂热法合成花生状CaWO_4∶Tb~(3+)及其发光性能研究

分别以水和乙醇、乙二醇的二元溶剂热法及热处理合成四方晶系CaWO_4∶Tb~(3+)球状、花生状微晶结构,利用XRD、SEM、FT-IR、DRS和PL等对其结构和形貌及性能进行表征。在不同溶剂中,反应温度为120℃,反应时间为24h的溶剂热条件下所得前驱物置于600℃煅烧后分别得到四方晶系CaWO_4∶Tb~(3+)微球、花生状微晶结构;用253nm的紫外光激发产物都发射出绿色光;花生状CaWO_4∶Tb~(3+)的荧光强度明显强于微球。     

Ba_5Zn_4Y_8O_(21)∶Er~(3+)/Yb~(3+)高效上转换发光粉的制备与发光性能

采用固相法成功制备了Ba_5Zn_4Y_8O_(2)∶Er~(3+),Yb~(3+)上转换发光粉。X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)测试结果表明,发光粉结晶良好,平均粒径1~5μm,呈碎颗粒状。在980nm激光器激发下,肉眼可见极其明亮的橙色发光。光谱测试结果证实,发光粉发射峰位于520~530,530~550和650~690nm间。其中,绿光发射源于Yb~(3+)→Er~(3+)两步能量传递对2H11/2、4S3/2能级的粒子布居,及随后向基态的跃迁。红光发射则主要与~4I_(11/2)(Er~(3+))+~4F_(7/2)(Er~(3+))→~4F_(9/2)(Er~(3+))+~4F_(9/2)(Er~(3+))交叉弛豫和~4S_(3/2)(Er~(3+))+~2F_(7/2)(Yb~(3+))→~4I_(13/2)(Er~(3+))+~2F_(5/2)(Yb~(3+))能量反传递、~4I_(13/2)→~4F_(9/2)激发态吸收及~4F_(9/2)→~4I_(15/2)跃迁有关。由于交叉弛豫和能量反传递可有效提高红光强度并削弱绿光发射,因此红光发射强度可达到绿光强度的6~13倍。在7%(摩尔分数)的Yb~(3+)掺杂条件下,Er~(3+)的最佳掺杂浓度为3%(摩尔分数)。提高激发光功率密度不仅可以使UCL增强,还可以进一步提高红绿光分支比。在高功率激发下,还观察到了三光子吸收产生的蓝光和蓝绿光发射。     

凝胶网络模板法可控制备NaYF_4:Yb~(3+),Er~(3+)稀土上转换纳米颗粒

采用水凝胶空间网孔结构作为纳米级反应容器可控制备了NaYF4:Yb3+,Er3+稀土上转换发光纳米颗粒。通过控制交联剂密度可以改变网络凝胶网孔结构,用不同网孔结构的凝胶模板可以控制合成纳米颗粒。通过XRD、TEM、PL等方法研究了不同凝胶模板对颗粒的尺寸、发光性能的影响。结果表明,利用高分子交联后形成的凝胶网络,可以制得粒径在10 nm左右的NaYF4:Yb3+,Er3+纳米颗粒。随着交联剂浓度的升高,颗粒粒径及荧光强度都有所下降。本研究为稀土上转换发光纳米颗粒的制备提供了工艺简单、绿色环保的新方法。     

纳米Ag薄膜增强Er~(3+)/Yb~(3+)共掺Al_2O_3薄膜上转换发光特性研究

采用射频磁控溅射在石英基底上制备Al_2O_3:Er~(3+)/Yb~(3+)薄膜,在其表面采用直流磁控溅射沉积纳米Ag薄膜。上转换发光测试表明在491和678 nm的发射峰出现了5.8倍和5.2倍的增强。X射线衍射、原子力显微镜以及透射﹑吸收和散射光谱表明:491 nm发射增强主要源于局域表面等离子或表面等离子与发射带的共振耦合辐射机制,而678 nm发射增强主要源于纳米Ag膜对荧光的LSP散射机制。     

Er~(3+)掺杂调控NaY(WO_4)_2:Dy~(3+)的上转换发光性能

采用水热法合成出Dy~(3+),Er~(3+)共掺杂NaY(WO_4)_2荧光粉。利用XRD和SEM对样品的晶体结构及形貌进行表征。研究了上转换发光性能和Dy~(3+)的~4F_(9/2)→~6H_(13/2)跃迁的荧光衰减曲线,并讨论了Dy~(3+)→Er~(3+)的能量传递过程。结果表明:所有合成的样品均具有NaY(WO_4)_2四方相结构;加入聚乙二醇(PEG-2000)作为表面活性剂,可得到分散性良好的微米针状球;在780 nm近红外光激发下,观察到了480 nm蓝光、576 nm黄光、531 nm及554 nm绿光发射峰,其中蓝光和黄光分别来自Dy~(3+)的~4F_(9/2)→~6H_(15/2)与~4F_(9/2)→~6H_(13/2)跃迁,绿光发射由Er~(3+)的~2H_(11/2)→~4I_(15/2)和~4S_(3/2)→~4I_(15/2)跃迁产生。通过研究荧光光谱和荧光衰减曲线,证实了Dy~(3+)→Er~(3+)的能量传递过程,且该能量传递的机制为电偶极–电偶极相互作用。通过调节NaY(WO_4)_2:1.0mol%Dy~(3+),xmol%Er~(3+)荧光粉中Er~(3+)的浓度,可实现由准白光到蓝光的转变。     

CaWO_4∶Eu~(3+),Tb~(3+)白色荧光粉的制备及其发光性能

在不添加助剂的条件下,用微波共沉淀法法制备了铕、铽(Eu~(3+)、Tb~(3+))共掺杂的钨酸钙(CaWO_4)荧光粉。利用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(SEM)、荧光光谱(PL)等表征手段,对荧光粉的物相组成、形貌和发光性能进行了分析。研究了Eu~(3+)、Tb~(3+)的掺杂比例及总掺杂量、反应温度及反应物浓度对荧光性能的影响。结果表明,Eu~(3+)、Tb~(3+)的掺杂摩尔比例、总掺杂量、温度以及反应物浓度对荧光粉的发光性能均能产生影响,其中在温度为80℃、反应物浓度为0.12mol/L且Eu~(3+)和Tb~(3+)总物质的量比金属离子总物质的量为13.1%时,得到的Eu~(3+)、Tb~(3+)共掺荧光粉在256nm激发下发射光谱色坐标为(0.270,0.236),位冷白光区。     

氟化物玻璃Yb~(3+)敏化稀土离子的上转换发光

研究了氟化物玻璃中 Ｙｂ３ ＋ 敏化 Ｐｒ３ ＋ 、 Ｔｍ ３ ＋ 、 Ｅｒ３ ＋ 或 Ｈｏ３ ＋ 产生的上转换发光． 在波长为８８０ｎｍ光的激发下, Ｙｂ３ ＋ 敏化 Ｐｒ３ ＋ 产生波长为４８２ ,５２０ ,５２９ ,６０５ 和６３５ｎｍ 的荧光． 用波长为９７０ｎｍ 的光激发,在 Ｙｂ３ ＋ 敏化作用下, Ｔｍ３ ＋ 产生波长为４７８ , ６４９ 和７９３ｎｍ 的上转换发光; Ｅｒ３ ＋ 产生波长为５４７ 和５２５ｎｍ 的绿光; Ｈｏ３ ＋ 产生５４３ｎｍ 的绿光     

立方相NaYF_4∶Ce~(3+)材料的合成及上转换发光性能

以氟化钠、硝酸钇、硝酸铈为原料,采用水热法和共沉淀法合成棒状NaYF4∶Ce3+材料,利用XRD、SEM、红外光谱、荧光光谱分析仪对其结构和发光性能进行表征。结果表明,制备样品均为立方相结构,表面含有以化学吸附方式存在的EDTA分子。经水热法制备样品的上转换发射发射出波长在404.5nm和436nm处的蓝光,以及波长在520.5nm和539nm处的绿光。     

CaO-SiO_2:Eu~(3+),Bi~(3+)低温合成及其发光行为

以高纯的 Eu_2O_3,金属 Bi,CaCO_3,Li_2CO_3以及 Si(OC_2H_5)_4(A.R.)为原料,采用溶胶-凝胶法,合成 CaO-SiO_2:Eu~(3+),Bi~(3+)。合成温度较高温固相反应法低300—400℃。最佳组成为0.89CaO-SiO_2:0.045Eu~(3+),0.01Bi(3+)。利用红外光谱、X 射线粉末衍射谱、热重及差热分析研究了由凝胶向发光晶体的转变过程。通过激发光谱和发光光谱的研究,发现 Bi~(3+)离子向 Eu~(3+)离子的能量转移是十分有效的。     

磁控溅射制备Er~(3+)掺杂Al_2O_3薄膜的上转换发光特性

Al_2O_3作为太阳能电池的钝化层,如果掺入稀土元素Er~(3+)通过吸收红外光并将其上转换为可见光被硅吸收,则可以提高太阳能的利用率。本文采用磁控溅射法制备得到厚度为500 nm左右的不同浓度Er~(3+)掺杂Al_2O_3薄膜。X射线衍射测试表明薄膜由θ-(Al,Er)_2O_3、Al_(10)Er_6O_(24)和ErAlO_3相构成。通过波长980nm的激光器激发产生光频上转换,获得了490 nm的绿光和670nm的红光发光,分别对应于Er~(3+)的~4F_(7/2)→~4I_(15/2)和~4F_(9/2)→~4I_(15/2)的能级跃迁。当Er~(3+)掺杂浓度为0.6%(摩尔比)时,上转换发光强度最强。上转换发光强度受到Al_(10)Er_6O_(24)和ErAlO_3晶体的生成以及Er~(3+)掺杂浓度的影响,并且对红光的影响要大于绿光。Er~(3+)掺杂Al_2O_3薄膜相比粉体材料具有较低的声子态密度,从而抑制了Er~(3+)无辐射跃迁,得到了不同于粉体材料的490nm绿光的发光。     

Er~(3+)/Yb~(3+)共掺四种玻璃中上转换发光效率的比较及研究

计算了在Er3+/Yb3+共掺的硅酸盐、锗酸盐、磷酸盐和氟化物这四种玻璃基质中施主离子归一化荧光线形函数与受主离子归一化吸收线形函数的重叠积分,交叉弛豫几率.通过求解能级跃迁速率方程,得出4S3/2能级的相对布居数.定义了上转换发光效率可以用自发辐射跃迁几率A61和4S3/2能级的相对布居数之积来表征.分析了由于氟化物中4S3/2能级的无辐射跃迁几率较小而自发辐射跃迁几率较大,因此4S3/2能级有较大的相对布居数,在四种Er3+/Yb3+共掺的玻璃中,氟化物具有较好的上转换发光效率.