金属离子掺杂对TiO_2:Yb~(3+)/Er~(3+)上转换材料发光性能的调控研究

稀土文章采用水热法合成掺杂不同金属离子的Ti O2:Yb3+/Er3+上转换发光材料。系统的探讨了不同的金属离子对Ti O2:Yb3+/Er3+发光材料发光性能、形貌以及晶型的影响。具体到通过荧光光谱数据分析离子价态、离子半径等对红、绿光性能的影响;通过SEM数据分析掺杂不同金属离子对应样品形貌的变化;通过XRD数据分析掺杂不同金属离子对应样品的晶型的变化。结果表明离子价态以及离子半径都会改变Ti O2:Yb3+/Er3+材料的发光性能,但与Ti O2:Yb3+/Er3+材料发光性能之间不存在线性关系;掺杂不同金属离子不会改变样品的形貌;掺杂不同金属离子得到了纯相的Ti O2:Yb3+/Er3+样品,且不改变样品的晶型。     

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。     

核壳结构的β-NaYF-_4︰Yb~(3+)/Er~(3+)@SiO_2的制备及荧光性能研究

以稀土氯化物、油酸、1-十八烯等为原料制备出了粒径分别为22 nm和75 nm上转换纳米粒子(UCNPs)β-NaYF_4︰Yb~(3+)/Er~(3+),并采用反相乳液法在上转换纳米粒子上包覆了一层二氧化硅得到了核壳结构的上转换纳米粒子(UCNPs@SiO_2)。使用透射电子显微镜(TEM)、动态光散射法(DLS)、X射线粉末衍射仪(XRD)、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、荧光分光光度计对上述材料进行了表征。结果表明:合成出的两种粒径的UCNPs粒径分布均匀,且都是六方相的结构。UCNPs@SiO_2表面的二氧化硅壳层厚薄均匀。UCNPs@SiO_2保持了上转换发光性能并在极性溶剂(如水,乙醇)中表现出良好的分散性。     

高温热解法制备NaYF_4:Yb~(3+),Er~(3+)上转换纳米晶及其发光性质研究

稀土离子掺杂的上转换纳米材料由于其独特的光学性质被广泛应用于生物技术领域。采用高温热解法制备了NaYF_4:Yb~(3+),Er~(3+)上转换发光纳米晶,通过控制反应温度和反应时间来调节纳米粒子的尺寸和形貌,研究了反应条件对晶型和发光强度的影响。分别使用红外光谱仪(FT-IR)、X射线粉末衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和荧光光谱(FL)对纳米晶的表面性能、晶型、形貌及发光性质进行了检测。结果表明,随着反应时间的延长,六方相β-NaYF4纳米晶体逐渐形成,立方相α-NaYF_4纳米晶体逐渐消失,纳米晶的发光强度呈现先增强后减弱的趋势。升高温度有利于纳米晶实现从α相到β相的转变,发光强度增加。在反应温度280℃、反应1h条件下,可以形成表面光滑,尺寸均匀的六方相β-NaYF_4:Yb~(3+),Er~(3+)纳米晶。纳米晶经尾静脉注射荷瘤小鼠,发现纳米晶对小鼠无明显毒性,12h后在小鼠肿瘤部位可见发光现象。     

不同比例的水和油酸对NaGdF_4:Yb~(3+)/Er~(3+)上转换发光纳米粒子性质的影响

文章以稀土醋酸盐为原料,采用两种体积比的水和油酸(OA)作为溶剂和表面修饰剂,水热法合成了Na Gd F4:Yb3+/Er3+纳米粒子。实验结果表明:合成的Na Gd F4:Yb3+/Er3+纳米粒子主要为六方相的β-Na Gd F4,具有较好的结晶性,明显的棒状形貌并且展现出强的绿光和红光。当溶剂中水的比例逐渐增大时,纳米粒子的粒径逐渐增大,红光荧光强度基本上未改变,但是绿光荧光强度逐渐减弱。     

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。     

溶胶-凝胶法制备Y_2O_3∶Er~(3+)上转换材料及降解氧乐果的研究

采用可见光适用性的光催化产品降解农药残留不但适用于农民的田间使用,也可以供城市居民居家使用。该文用溶胶凝胶法制备了Y_2O_3∶Er~(3+)上转换材料,并与锐钛矿型氧化钛溶胶混合,开展在可见光下降解氧乐果的研究。通过选取蔬菜表面氧乐果浓度、可见光降解剂量、p H值、降解时间等因素进行了正交实验设计以确定最佳降解条件,结果显示:降解率与蔬菜表面氧乐果浓度大小关联度最大,而降解时间次之。     

Eu~(3+)掺杂Y_2O_3-Al_2O_3-SiO_2玻璃的制备与荧光性能研究

采用高温熔融法制备了Eu3+掺杂Y2O3-Al2O3-SiO2荧光玻璃,探讨了成分对该体系玻璃形成能力的影响,并对不同Eu3+掺杂浓度下的荧光性能进行了研究.结果表明,熔融温度为1500℃条件下,SiO2含量对该体系的玻璃形成能力影响明显,Y/Al摩尔比为3/5时,SiO2含量在52%—68%(摩尔分数)范围内时可以获得玻璃.掺杂Eu3+的Y2O3-Al2O3-SiO2玻璃具有荧光性能,在395nm波长激发下,在588 nm和614 nm处出现明显的发射峰.随着Eu3+掺杂浓度的增加,该荧光玻璃的发射波长不变,但发射强度有所变化;当Eu3+掺杂浓度为1.5%(摩尔分数)时,特征发射峰强度最大.     

Er~(3+)掺杂纳米TiO_2的制备与光催化降解性能研究

利用溶胶-凝胶法合成不同Er~(3+)掺杂量的TiO_2光催化材料,考察了Er~(3+)掺杂量(0%～1%)、焙烧温度(400～700℃)和焙烧时间(1～4 h)对TiO_2光催化材料对亚甲基蓝溶液的降解率、物相组成和光催化性能的影响。研究结果表明,Er~(3+)掺杂TiO_2光催化材料的最优制备工艺为:Er~(3+)掺杂量为0.5%、焙烧温度为500℃、焙烧时间为2 h。随着Er~(3+)掺杂量的增加,光催化材料的晶粒尺寸不断减小;Er~(3+)掺杂的光催化材料的平均晶粒尺寸会随着焙烧温度的升高而逐渐减小;在焙烧温度为500℃时,焙烧时间的延长不会造成光催化材料中TiO_2相的晶型转变,但TiO_2晶体的晶粒尺寸会不断长大。Er~(3+)掺杂量为0%、0.5%和1%的光催化材料的禁带宽度分别为2.76、2.0 e V和2.47 e V,Er~(3+)掺杂量为0.5%时光催化材料的禁带宽度最小,具有最高的光吸收范围。     

纳米粉体Y_2O_3:Ti~(3+),Pr~(3+)的光谱性能

采用共沉淀法在氮氢气氛中制备出Y2O3:Ti3+,Pr3+纳米粉体,通过XRD、TEM方法确认了它的晶相与晶粒尺寸,测量了它的激发与发射谱,并与Y2O3:Ti3+纳米粉体的光谱进行了比较。结果显示:共掺Pr3+仅在281nm处产生了激发峰,而在蓝绿光区没有产生激发峰,以致365～480nm的光激发不出Pr3+的特征红荧光。表明:共掺Pr3+的Y2O3:Ti3+用作白光LED荧光粉,难以改善发光性能。     

Sm~(3+)、Ce~(3+)掺杂Y_2O_3:Eu~(3+)的低温燃烧法制备及发光性能

采用低温燃烧法分别制备了Y_2O_3:Eu~(3+)和钐(Sm~(3+))、铈(Ce~(3+))掺杂的Y_2O_3:Eu~(3+)红色荧光粉,并研究了反应温度及掺杂量对荧光粉性能的影响。使用激光粒度仪、X射线粉末衍射仪和荧光光谱仪,对样品的物相、粒度及发光特性进行了表征和分析。结果表明,Y_2O_3:Eu~(3+)的最佳反应温度为200℃,Sm~(3+)和Ce~(3+)掺杂Y_2O_3:Eu~(3+)的粒径分别分布在396～615 nm和531～955 nm,Sm~(3+)和Ce~(3+)的掺杂均能显著增强Y_2O_3:Eu~(3+)红色荧光粉的发光性能。     

烧结温度对Er~(3+)/Yb~(3+)共掺氟氧化物粉末上转换发光的影响

采用高温固相法在600～1100 ℃范围内选择6个不同烧结温度制备了系列相同配方的Er~(3+)/Yb~(3+)共掺氟氧化物上转换发光粉末.在室温下对各样品采用波长为980 nm泵浦光激发,肉眼均可观察到峰值位于658 nm、539 nm和523 nm处的上转换红光和绿光,分别对应于Er~(3+)的~4F_(9/2)→~4I_(15/2)和~4S_(3/2)/~2H_(11/2)→~4I_(15/2)能级跃迁,且红光强度大于绿光强度.通过比较,各样品的上转换图谱形状完全相同,而红绿上转换发光强度明显不同,800 ℃烧结制得样品的红绿荧光强度最强.样品的绿色荧光强度与红色荧光强度的比值随烧结温度升高而增加.通过各样品的X射线粉末衍射图谱(XRD)分析其成分结构,发现烧结温度对样品的成分含量有较大影响.通过测量不同烧结温度下制得样品的上转换发光强度与激发功率的变化关系,发现不同烧结温度可改变样品的上转换发光机理.     

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。     

Li~+掺杂对GdF_3:Ho~(3+)/Yb~(3+)纳米晶上转换发光影响的研究

本文采用水热法成功制取不同浓度的Gd F3:Ho3+/Yb3+纳米晶,并改变掺杂的Li+浓度、F源和EDTA-2Na量,研究其对上转换发光的影响。X射线衍射仪(XRD),傅立叶变换红外光谱(FT-IR),热重-差热分析仪(TG-DTA),场发射扫描电镜(FESEM)以及荧光分光光度计等对其结构和发光性能进行了表征。在980nm激发二极管激发下,发现位于520~560nm的绿光、630~670nm的红光两条可见光。结果证明,在其他条件一致情况下,Li+掺杂浓度为7.5mol%,EDTA-2Na为2mmol或NH4F为9mmol的发光效果最好。其中,Li+掺杂浓度为7.5mol%时,较未掺杂的绿、红光强度分别增强了5倍、2倍。     

Y_2O_3:Eu~(3+)红色荧光粉的水热合成及性能研究

利用水热法合成了Y2O3:Eu3+荧光粉,并对所制得的样品进行了XRD、SEM以及荧光光谱等表征。荧光测试结果表明,Eu3+掺杂浓度为5%时制备的Y2O3:Eu3+荧光粉荧光强度最好。其最大发射峰位于612 nm,对应于Eu3+的5D0→7F2电偶极跃迁,最大激发波长为240 nm对应于从O2-的2p轨道到Eu3+的4f轨道的电荷转移跃迁。通过对比,发现采用水热法制备的荧光粉要比固相法发光性能更强。     

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。     

草酸沉淀法制备纳米晶Y_2O_3∶Eu~(3+)及粉体评价

报道了草酸作为沉淀剂并添加表面活性剂合成了纳米晶 Y2 O3∶Eu3+的方法 ,其一次粒径为 2 0～ 30 nm,团聚尺寸 D50 =0 .5 3μm。粉体细且分布均匀。与微米晶比较 ,该纳米晶的发射光谱发生明显蓝移 ,色座标符合荧光粉要求     

单个Ag@SiO_2立方体对NaYF_4:Er~(3+),Yb~(3+)纳米颗粒上转换发光等离子体增强

采用化学还原法一步合成银纳米立方颗粒,并利用St?ber法制备了Ag@Si O_2纳米核壳结构,通过改变正硅酸乙酯(TEOS)加入量可调节Si O_2壳层厚度(7.5~33.0 nm)。样品吸收光谱表明,Ag@Si O_2纳米颗粒的偶极共振吸收峰相对于Ag纳米立方颗粒明显红移,但Si O_2壳层厚度对银纳米立方颗粒的共振吸收峰位影响不大。将Ag或Ag@Si O_2纳米颗粒掺入Na YF_4:Er~(3+),Yb~(3+)上转换纳米发光材料,通过微区荧光光谱研究了单个Ag或Ag@Si O_2纳米颗粒对周围Na YF_4:Er~(3+),Yb~(3+)上转换发光的等离子体增强。测得单个Ag@Si O_2纳米颗粒对红光和绿光上转换的增强因子分别为2.7和1.5,而单个Ag纳米颗粒只对绿光有增强。表明该纳米复合材料在太阳能电池及生物检测有着潜在的应用。     

纳米Y_2O_2S:Eu~(3+)红色荧光粉的间接法制备及发光性质

用间接法制备纳米级红色荧光粉Y2O2S:Eu3+(物质的量之比为Eu3+/Y3+=0.02)。XRD测试表明,制得纳米级的Y2O2S:Eu3+为单一纯相。透射电子显微镜(TEM)扫描结果显示纳米材料的平均颗粒尺寸为30 nm,与Debye-Scherre公式计算的结果基本一致。荧光光谱中,激发光谱分为3个区域,200-280 nm的区域为Y2O2S基质的激子激发带,峰值为262 nm;280-380 nm的区域属于Eu3+→O2-(S2-)的电荷迁移带,峰值为319 nm;而位于399 nm和472 nm的线状光谱则属于Eu3+的4 f组态内部电子之间的跃迁。     

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。