溶剂热法制备NaBiF_4:Yb~(3+)/Er~(3+)及掺杂Rb~+离子增强其上转换荧光

采用溶剂热法合成了Na Bi F_4:Yb~(3+)/Er~(3+)上转换发光纳米材料,讨论了在溶剂热阶段反应温度、反应时间对Na Bi F_4:Yb~(3+)/Er~(3+)物相组成、形貌及发光性能的影响。结果表明:在反应阶段,适当增加反应温度、延长反应时间,可以增强Na Bi F_4:Yb~(3+)/Er~(3+)的结晶度,进而提高上转换发光效率,但溶剂热阶段反应温度高于220℃时,容易生成金属铋。此外,通过Rb~+离子掺杂可进一步增强Na Bi F_4:Yb~(3+)/Er~(3+)的上转换发光强度。Rb~+掺杂量为5%(摩尔分数)时,绿光和红光分别增加至原来的1.73和1.5倍。最后基于荧光强度比(I_(FIR))技术,研究了样品在300～500 K温度范围的I_(FIR)变化曲线,结果表明:Na Bi F_4:Yb~(3+)/Er~(3+)样品在温度传感领域有潜在应用价值。     

Yb~(3+)/Er~(3+)共掺锗酸盐氧氟微晶玻璃的白光输出

对组成为50GeO_2-20Al_2O_3-15CaF_2-15LiF稀土离子锗酸盐氧氟玻璃在550℃微晶化热处理24h,得到了透明的微晶玻璃。X射线衍射表明:玻璃中析出了CaF_2纳米晶粒,晶粒尺寸在17 nm左右。在980 nm泵浦光的激发下,Yb~(3+)/Er~(3+)双掺微晶玻璃产生了蓝绿红上转换荧光。随着玻璃中Yb~(3+)的掺杂浓度的增加蓝光和红光荧光强度增大,其中5%Yb~(3+)/1%Er~(3+)(摩尔分数,下同)的微晶玻璃样品的上转换发光已经出现白光效果。通过研究一系列高Yb~(3+)/Er~(3+)浓度比的共掺微晶玻璃样品,实现了对上转换红光绿光与蓝光的荧光强度比例的调整,当Yb~(3+)掺杂浓度为12%、Er~(3+)掺杂浓度为0.01%时,微晶玻璃的上转化发光接近白光。     

钙钛矿型GdAlO_3:RE~(3+)(RE=Eu/Er-Yb)和LaAlO_3:Eu~(3+)发光粉的结构和发光性能

采用溶胶凝胶-燃烧法,柠檬酸为络合剂合成出系列GdAlO_3∶Eu~(3+)和LaAlO_3∶Eu~(3+)荧光粉及GdAlO_3∶Er~(3+), Yb~(3+)上转换发光粉。利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、荧光光谱和上转换发光光谱对样品的结构、形貌和发光性能进行了研究。XRD分析表明:1000℃热处理获得具有正交结构的GdAlO_3∶Eu~(3+)荧光粉和GdAlO_3∶Er~(3+),Yb~(3+)上转换发光粉及具有六方结构的LaAlO_3∶Eu~(3+)荧光粉。柠檬酸比例和热处理温度对发光粉晶粒尺寸和晶相的形成有影响。荧光光谱研究表明:荧光粉的主发射峰来自于Eu~(3+)离子的~5D_0→~7F_2跃迁。柠檬酸比例及基质阳离子影响Eu~(3+)离子的局域对称环境。GdAlO_3∶Er~(3+),Yb~(3+)上转换发光粉在980 nm红外光激发下,发射来自于Er~(3+)离子~2H_(11/2)、~4S_(3/2)到~4I_(15/2)跃迁和~4F_(9/2)到~4I_(15/2)跃迁。计算并比较了GdAlO_3∶Eu~(3+),LaAlO_3∶Eu~(3+)和GdAlO_3∶Er~(3+),Yb~(3+)样品的色坐标。     

溶剂热法制备水溶性NaYF_4∶Yb~(3+),Er~(3+)上转换纳米材料

水溶性及单一晶相的NaYF_4∶Yb~(3+),Er~(3+)上转换纳米材料,具有良好的上转换发光性能和应用,一直受到人们的青睐。本论文以氯化钠、氟化铵、硝酸钇、硝酸镱和硝酸铒为原料,以乙二醇为溶剂,聚乙烯吡咯烷铜为稳定剂,在反应釜中180℃下反应12 h,合成了α-NaYF_4∶Yb~(3+),Er~(3+)上转换纳米颗粒。采用X射线衍射、透射电子显微镜、荧光光谱仪对样品进行了表征。结果表明,制得的NaYF_4∶Yb~(3+),Er~(3+)上转换纳米材料为纯立方相,颗粒分散性良好,粒径在54 nm左右;在980 nm激光激发下,由于Er~(3+)离子的能级迁跃,发射出522 nm和540 nm的绿光和670 nm的红光。     

Y_2O_3:Yb~(3+)/Er~(3+)纳米片的制备及其上转发光性能研究

采用共沉淀法制备了Yb~(3+)/Er~(3+)共掺的Y_2O_3上转换荧光材料,利用X-射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、荧光光谱仪(以980 nm激光器作为光源)对合成样品的结构、形貌、发光性能进行了表征。分析结果表明:所制备的样品物相与Y_2O_3基质的物相基本一致;在扫描电子显微镜观察下,Y_2O_3:Yb~(3+)/Er~(3+)呈片状;当用980 nm激光激发样品时,可以观测到波长位于525 nm、550 nm处的绿色发射和波长位于660 nm处的红色发射光谱,分别对应于Er~(3+)的2H11/2,4S3/2→4I15/2和4F9/2→4I15/2特征跃迁。     

Yb~(3+)/Ho~(3+)/Tm~(3+)三掺杂ZnO微晶玻璃中的上转换白光（英文）

通过熔融淬冷及热处理方法制备出Yb~(3+)/Tm~(3+)、Yb~(3+)/Ho~(3+)共掺杂和Yb~(3+)/Tm~(3+)/Ho~(3+)共掺杂ZnO微晶玻璃,利用X射线衍射和透射电子显微镜表征了ZnO微晶在玻璃基质中析出。在980 nm激发下,该玻璃体系中可以清晰观察到分别源于Tm~(3+):1G4→3H6、Ho~(3+):5S2、5F4→5I8及5F5→5I8辐射跃迁产生的高效蓝光(477 nm)、绿光(545 nm)和红光(660 nm)上转换发光。上转换发射强度与激发功率依赖关系的数据表明,蓝光发射是三光子过程,而绿光和红光发射是双光子过程。通过优化Yb~(3+)/Ho~(3+)/Tm~(3+)共掺杂微晶玻璃中离子掺杂浓度可获得白光发射。980nm激发下2Yb~(3+)/0.1Ho~(3+)/0.01Tm~(3+)共掺杂和2Yb~(3+)/0.2Ho~(3+)/0.03Tm~(3+)共掺杂微晶玻璃上转换发光的CIE坐标分别为(X=0.32, Y=0.34)和(X=0.33, Y=0.32),非常接近标准白的CIE色坐标(X=0.33, Y=0.33),表明该材料在白光发射领域具有良好的应用前景。     

Er~(3+)/Ho~(3+)掺杂碲酸盐玻璃光谱性能和能量传递研究

采用熔融淬冷法制备了新型Er~(3+)/Ho~(3+)掺杂的多组分碲酸盐玻璃。测试了样品的吸收光谱、1.53μm发光光谱和上转换发射光谱,研究了980 nm激发下Er~(3+)/Ho~(3+)掺杂的碲酸盐玻璃的光谱性能和能量传递机理。结果表明:在Er~(3+)/Ho~(3+)掺杂碲酸盐玻璃中可以观察到明显的以525 nm,546 nm和659 nm为中心的绿色和红色发射。Ho~(3+)的共掺通过Er~(3+)与Ho~(3+)间存在良好的能量传递改善了上转换荧光强度,抑制了1.53μm的发光。在Ho_2O_3掺杂量为0.3mol%时Er~(3+)/Ho~(3+)共掺样品上转换发光达到最佳,可见Er~(3+)/Ho~(3+)掺杂的70TeO_2-13BaO-7La_2O_3-10GeO_2玻璃在光纤激光器上转换发光方面有潜在的应用前景。     

结构弛豫对Al~(3+)/Yb~(3+)共掺石英玻璃结构和性能的影响

采用溶胶–凝胶法结合高温烧结工艺制备Al~(3+)/Yb~(3+)共掺石英玻璃,通过在玻璃转变温度(Tg)以下对玻璃进行等温退火,研究了退火时间对Al~(3+)/Yb~(3+)共掺杂石英玻璃密度、折射率和光谱性质的影响,并利用X射线衍射、Fourier转换红外(FTIR)、Raman光谱、核磁共振等结构分析手段探索其影响机理。结果表明:当退火温度为900℃时,随着退火时间增加,Al~(3+)/Yb~(3+)掺杂石英玻璃的折射率逐渐增大,紫外吸收边逐渐蓝移,Yb~(3+)离子的吸收和发射截面逐渐下降,退火200 h后Yb~(3+)离子出现2个荧光寿命;在Tg温度以下退火,玻璃的非晶态特征和Al的配位数不会发生明显变化;玻璃的假想温度及结构混乱度随退火时间增加逐渐下降。     

Nd~(3+)/Yb_(3+)/Tm~(3+)共掺杂NaY(WO_4)_2纳米晶的制备及其上转换发光性能

采用水热法合成出Nd~(3+)/Yb~(3+)/Tm~(3+)共掺杂NaY(WO_4)_2纳米晶。通过X射线衍射、扫描电子显微镜、红外光谱、荧光光谱等,对合成样品的晶体结构、形貌和上转换发光性能进行表征。结果表明:合成的样品均为纯四方相的NaY(WO_4)_2,粒径在50~55 nm之间。利用聚乙二醇(PEG-2000)作为表面活性剂制得的上转换纳米粒子,尺寸小、分散性好并且具有一定的水溶性。在808 nm近红外光激发下,观察到469 nm处的蓝光发射峰以及539 nm处的绿光发射峰,其中蓝光来自Tm~(3+)的~1G_4→~3H_6能级跃迁,绿光由Tm~(3+)的~1D_2→~3H_5跃迁产生。并研究了共掺杂体系中Nd~(3+)→Yb~(3+)→Tm~(3+)的能量传递过程及其上转换发光机理。     

Tm~(3+)/Ho~(3+)/Yb~(3+)掺杂Ga_2O_3-GeO_2-Li_2O玻璃的上转换发光性能研究

采用熔融淬冷法制备了Tm~(3+)/Ho~(3+)/Yb~(3+)掺杂的Ga_2O_3-GeO_2-Li_2O玻璃。测试了样品的拉曼光谱、吸收光谱、980 nm和808 nm泵浦下的上转换发射光谱。详细调查了在980 nm和808 nm激发下不同的Yb2O3掺杂含量对Tm~(3+)/Ho~(3+)掺杂的镓锗锂玻璃的上转换发射光谱的影响,分析了稀土离子间的能量传递。研究发现:980 nm泵浦下样品观察到明显的545 nm和657 nm发射和微弱的476 nm发射峰。随着Yb~(3+)浓度的增大,由于Yb~(3+)对Tm~(3+)和Ho~(3+)的有效的能量传递增强了红光和绿光发射强度,红光的增长率是快于绿光的,Yb_2O_3的掺杂量为0.7 mol%时I657/I545强度比率达到最高。808 nm激发下可以观察到弱的476 nm的蓝光和545 nm的绿光及强烈693 nm发射。     

基于ZnO对Yb~(3+)能量传递的宽带光谱转换微晶玻璃

通过熔融冷却方法制备出无掺杂和Yb~(3+)掺杂的40SiO_2·10Al_2O_3·40ZnO·10K_2CO_3·xYb_2O_3(x=0,0.3)玻璃,之后分别在680、730、780℃下对其进行热处理得到含ZnO纳米晶的微晶玻璃。通过X射线衍射、透射电子显微镜验证了不同温度热处理后ZnO纳米晶在玻璃基质中的析出以及Yb~(3+)掺杂对析晶尺寸和析晶度的影响;通过稳态和时间分辨光谱研究了Yb~(3+)掺杂玻璃及微晶玻璃的发光性能。结果表明:微晶玻璃中.ZnO纳米晶尺寸和析晶度均随热处理温度的升高以及Yb~(3+)掺杂浓度的增加而增大。紫外光激发下Yb~(3+)掺杂玻璃的红外发射是基于Yb~(3+)电荷迁移态(CTS)吸收;395 nm激发下Yb~(3+)掺杂微晶玻璃的红外发射是源于ZnO纳米晶对Yb~(3+)离子的能量传递。ZnO纳米晶的可见发光强度随着热处理温度的提高而随之减弱:而源于Yb~(3+)的~2F_(5/2)→~2F_(7/2)跃迁的红外发射的强度在730℃热处理的微晶玻璃中最强。     

Yb~(3+)-Er~(3+)共掺杂GdOCl粉末的制备及上转换发光性能（英文）

采用高温固相合成法制备了Er,Yb:GdOCl粉体,并分别利用X射线衍射、扫描电子显微镜和荧光分析研究荧光粉的结构、形貌和发光性能。结果表明:四方Er,Yb:GdOCl粉体可以通过1 000℃固相反应2 h合成。980 nm红外光激发下,Er,Yb:GdOCl样品在520~560 nm区域内(对应于Er~(3+)的~2H_(11/2)和~4S_(3/2)→~4I_(15/2)跃迁)和650~670 nm区域内(对应于Er~(3+)的~4F_(9/2)→~4I_(15/2)跃迁)显示出强红光发射线。随着Er~(3+)掺杂浓度增加,红绿光的发射强度先增强后减弱,证明了Er,Yb:Gd OCl中的能量迁移。讨论了Yb~(3+)和Er~(3+)之间可能的红光发射和能量迁移机制。     

水溶性β-NaYF_4:Tb~(3+),Yb~(3+)@β-NaYF_4核壳纳米颗粒的增强量子剪裁荧光

采用共沉淀法分别合成油性β-NaYF_4:Tb~(3+),Yb~(3+)和β-NaYF_4:Tb~(3+),Yb~(3+)@β-NaYF_4纳米颗粒,通过盐酸酸洗改性处理获得水性β-NaYF_4:Tb~(3+),Yb~(3+)和β-NaYF_4:Tb~(3+),Yb~(3+)@β-NaYF_4纳米核壳结构。表征了油性/水性纳米颗粒的形貌和量子剪裁近红外荧光发射性能。结果表明:制备的油性/水性β-NaYF_4:Tb~(3+),Yb~(3+)纳米颗粒呈球状,油性/水性β-NaYF_4:Tb~(3+),Yb~(3+)@β-NaYF_4纳米颗粒呈棒状;但水性纳米颗粒的尺寸均小于油性的;水性纳米颗粒在水溶液中具有良好的分散性。水性β-NaYF_4:Tb~(3+),Yb~(3+)@β-NaYF_4纳米颗粒溶液相比于相同溶液浓度和稀土掺杂浓度的油性β-NaYF_4:Tb~(3+),Yb~(3+)@β-NaYF_4和水性β-NaYF_4:Tb~(3+),Yb~(3+)纳米颗粒溶液,其量子剪裁荧光分别增强了1.6倍和3.4倍。这是由于β-NaYF_4隔离层的存在,改性既去除了油酸,又不会在发光中心附近产生缺陷,从而得到了较强的量子剪裁荧光。     

掺杂Er~(3+)、Yb~(3+)对玻璃陶瓷发光性能的影响

稀土离子Er~(3+)、Yb~(3+)掺杂的透明玻璃陶瓷,通过调整组分及热处理条件,可以实现对玻璃网络结构和玻璃化能力的调节,达到析晶可控与稀土在纳米晶相中重掺的目的。它兼具晶体和玻璃的一些优点,具有高发光效率、高透过率、高稳定性和发光波段可调等性能。而且其热导性和耐热冲击性比较好,使之更适合用作大功率激光工作物质。本文介绍了掺杂Er~(3+)、Yb~(3+)稀土离子的玻璃陶瓷发光机理,并探讨了其影响因素。     

一步法合成枝状NaGdF_4∶Yb~(3+),Er~(3+)荧光材料及碳量子点

以稀土氯化物为前驱体、乙二醇为溶剂,采用一步水热法同时合成枝状形貌的上转换NaGdF_4∶Yb~(3+),Er~(3+)纳米粒子和球形碳量子点。利用XRD、TEM、FT-IR和荧光光谱等分析手段对制备样品的结构、形貌和性能进行分析。结果表明,采用水热法制备的溶液经离心后下层固体为具有六方相和立方相混合结构的枝状NaGdF_4∶Yb~(3+),Er~(3+)纳米粒子,该纳米粒子具有良好的荧光稳定性,其乙醇分散液放置7 d后,荧光性能未发生明显改变,仍具有良好的上转换发光性能。离心后的上层溶液在365 nm紫外光照射下发出较强的淡蓝色荧光。上层溶液干燥后所得固体经XRD及红外分析确定产物为碳量子点。TEM分析结果表明,该碳量子点的平均粒径为7. 46 nm,具有良好的分散性。     

掺杂Er~(3+)、Yb~(3+)玻璃陶瓷发光性质及其影响因素

稀土离子Er~(3+)、Yb~(3+)掺杂的透明玻璃陶瓷,通过调整组分及热处理条件,可以实现对玻璃网络结构和玻璃化能力的调节,达到析晶可控与稀土在纳米晶相中重掺的目的。它兼具晶体和玻璃的一些优点,具有高发光效率、高透过率、高稳定性和发光波段可调等优异性能。而且其热导性和耐热冲击性比较好,使之更适合用作大功率激光工作物质。笔者介绍了掺杂Er~(3+)、Yb~(3+)稀土离子的玻璃陶瓷发光机理,并探讨了其影响因素。     

双通道激发稀土上转换发光材料用于荧光成像

稀土上转换发光材料作为生物发光标记材料,拥有化学稳定性高、发光稳定性好、窄带发射、发光寿命较长的优点。采用核-壳包裹的方法,设计与制备了双通道激发NaYF_4∶Yb~(3+)、Nd~(3+)、Tm~(3+)、Er~(3+)@NaYF_4∶Nd~(3+)(CS-Nd)纳米材料,所合成的材料CS-Nd可在980 nm和808 nm激光激发下实现上转换发光。通过透射电子显微镜、上转换发光测试和小鼠活体荧光成像研究了纳米材料CS-Nd的形貌大小、上转换发光性质和生物成像性能。     

铒镱双掺钇钪铝石榴石纳米粉体的制备与发光性质

以柠檬酸为燃烧剂,采用柠檬酸燃烧法制备Er,Yb:YSAG纳米粉体。通过对不同煅烧温度下样品的X射线衍射和扫描电子显微镜分析,确定最佳煅烧温度为900℃。测试了室温条件下样品的激发和发射光谱。结果表明:在381 nm处激发峰最强,对应Er~(3+)的~4I_(15/2)→~2H_(9/2)能级跃迁;最强发射峰在1 547 nm处,对应Er~(3+)的~4I_(13/2)→~4I_(15/2)能级跃迁。测试了样品的上转换荧光光谱,研究了Er~(3+)和Yb~(3+)掺杂量对样品发光强度的影响,得到了Er~(3+)和Yb~(3+)的最佳掺杂量分别为3%和9%,讨论了绿光、红光的发光跃迁机制,验证样品发光为双光子过程。     

β-NaYF_4:(Yb~(3+)/Er~(3+))/g-C_3N_4可见-近红外光催化材料的性能研究

分别以水热法和煅烧法制备出上转换发光材料β-NaYF_4:(Yb~(3+)/Er~(3+))和光催化材料石墨相氮化碳(g-C_3N_4),并将两种材料经研磨法复合。采用了X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和荧光光谱仪对复合粉体的结构、形貌和发射光谱进行表征;考察复合比例对粉体可见光和近红外光光催化性的影响。结果表明,复合粉体具有较好的可见光催化效果,且随着gC_3N_4含量的增加而提高。β-NaYF_4:(Yb~(3+)/Er~(3+))/g-C_3N_4复合粉体在980 nm激光的激发下具有近红外光诱导光催化性能,可以拓宽太阳能光谱的利用。     

Yb3+/Al3+/Ce3+/F–掺杂石英玻璃的结构与性质

采用溶胶–凝胶法结合高温真空烧结制备不同F含量的Yb~(3+)/Al~(3+)/Ce~(3+)/F–掺杂石英玻璃。系统研究了F含量变化对这些玻璃的折射率、光谱性质、耐辐射特性的影响,并联用多种结构解析手段从玻璃微观结构变化角度研究其影响机理。通过Fourier转换红外光谱(FTIR)测定玻璃的假想温度(Tf),该温度与玻璃的结构混乱度有关;采用固态核磁共振(NMR)和Raman光谱研究玻璃的网络结构变化;用脉冲电子顺磁共振(EPR)技术研究Yb~(3+)离子的局部环境;采用连续波EPR和光学吸收谱鉴定γ射线辐射诱导玻璃形成的硅相关(Si-E'、NBOHC)、铝相关(Al-E'、Al-ODC、Al OHC)和镱相关(Yb2+)色心。研究结果表明,掺F不但能有效降低玻璃折射率和提高玻璃的耐辐射特性,且不会明显恶化Yb~(3+)离子的光谱性质;FTIR测试表明,掺F急剧降低了玻璃的Tf和结构混乱度;Raman和NMR测试表明,随着F含量增加,三元环和四元环结构下降,六配位铝(AlVI)明显增加;脉冲EPR测试表明,F原子进入Yb~(3+)的局部环境。这些结构解析有助于解释F含量变化对Yb~(3+)/Al~(3+)/Ce~(3+)/F-掺杂石英玻璃宏观性质的影响机理,为制备低数值孔径且抗辐射的掺Yb~(3+)石英光纤提供了参考。