Er3+/Y3+/Yb3+共掺杂氧化铝光致发光增强研究

采用sol-gel法制备了不同摩尔比例的Er3+/Y3+/Yb3+共掺杂Al2O3粉末.X射线衍射(XRD)结果表明各样品均以δ-Al2O3为主相.利用荧光光谱仪测试各样品的光致发光(PL)谱,结果表明Y3+的共掺杂明显的提高了Er3+的PL强度.Er3+/Y3+/Yb3+共掺杂Al2O3粉末的PL强度随着Yb3+浓度呈先增大后减小的变化,Er3+∶Y3+∶Yb3+的摩尔比例为1∶20∶10时,样品的PL强度在Y3+共掺杂的Er3+∶Al2O3粉末的PL强度提高了7倍的基础上进一步提高了近4倍,说明Er3+/Y3+/Yb3+的共掺杂能够更有效地提高Er3+的PL强度.     

一种有效的上转换荧光粉Y3O4Br∶Er3+

采用高温固相法合成了纯相的Y3O4Br∶Er3+(n(Y3+)∶n(Er3+)=1%,下同)上转换荧光粉,并用X射线衍射对其结构进行了表征.研究了在514.5 nm激光激发下Y3O4Br∶Er3+的斯托克斯发射光谱及980,785 nm激光激发下Y3O4Br∶Er3+上转换发射光谱.通过上转换发光强度对泵浦激光功率的依赖关系研究了上转换发光机制,证明了样品的绿光和红光上转换发射均是双光子过程.值得关注的是,Y3O4Br∶Er3+样品在泵浦密度约为0.33 mW/mm2(980 nm)激光的激发下,可以观察到很强的绿光发射,这表明Y3O4Br∶Er3+荧光粉是一种有效的上转换荧光粉.     

Er3+:Y0.5Gd0.5VO4晶体荧光光谱性质

室温下测量了用968 nm LD激发Er3+:Y0.5Gd0.5VO4晶体的上转换发光,并讨论其上转换发光机制.同时测量了Er3+:Y0.5Gd0.5VO4晶体的荧光光谱和吸收光谱,发现Er3+:Y0.5Gd0.5VO4晶体的荧光半高宽可达68 nm,利用McCumber理论计算了1 531 nm处的受激发射截面为3.52 pm2,这表明Er3+:Y0.5Gd0.5VO4晶体是一种优良的潜在上转换激光器增益介质.     

上转换材料LiLa(MoO4)2:Yb3+,Er3+(Tm3+)的制备及其光谱性质测定

采用溶胶-凝胶法制备了上转换材料LiLa(MoO4)2:Yb3+,Er3+(Tm3+),并对其进行了X射线衍射分析以及荧光光谱测定.在980 nm红外激光器激发下,LiLa(MoO4)2:Yb3+,Er3+发出波长为530 nm和550 nm的绿色可见光,而LiLa(MoO4)2:Yb3+,Tm3+发出波长为475 nm的蓝色可见光.对Yb3+/Er3+和Yb3+/Tm3+双掺体系的上转换发光机理进行了探讨,其中Er3+发出绿色上转换光的过程为双光子过程,而Tm3+发出蓝色上转换光的过程为三光子过程.     

稀土离子Pr3 和Nd3 对NaLuF4:Yb3 ,Er3 纳米晶上转换发光的调制

稀土离子Pr3+和Nd3+对上转换材料的发光具有特殊的敏化作用,通过在NaLuF4:Yb3+,Er3+纳米晶中共掺杂稀土离子Pr3+和Nd3+并研究它们与发光中心Er3+之间的能量传递机制.采用水热法分别合成了Pr3+和Nd3+掺杂的NaLuF4:Yb3+,Er3+纳米晶,直径约为15 nm,具有六方相结构.发光特性分析表明,随Pr3+离子掺杂浓度增加,NaLuF4:Yb3+,Er3+纳米晶的656 nm红光强度相对于544 nm绿光逐渐减弱;但是随着Nd3+离子掺杂浓度增加,其发光红绿比刚好出现相反的变化.基于功率变换谱和简化能级图分析了Pr3+-Er3+和Nd3+-Er3+之间的能量传递机制,揭示了Er3+的4I11/2能级的电子布居在多个跃迁过程中所起的关键作用.     

燃烧合成纳米Y2O2S:Eu3+,Mg2+,Ti4+红色长余辉发光材料

用燃烧法成功合成了纳米Y2O2S:Eu3+,Mg2+,Ti4+红色长余辉发光材料,采用X射线粉末衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、荧光光谱仪(PL)对样品进行了物相组成、显微形貌、激发发射光谱等进行了表征.样品的主要组成为Y2O2S;呈厚度为40~70 nm,直径为100~200 nm的纳米片;在626 nm和617 nm处有强烈的红色发射.与固相法比较,激发光谱略有蓝移.     

Sr2MgSi2O7/Cu2+0.01,RE3+0.02长余辉发光材料的微波合成

首次应用微波法合成了系列蓝色长余辉发光材料Sr2Mgsi2O7/Eu2+0.01,RE3+0.02(Re3+=Dy3+,Ho3+,Ce3+,Er3+,Nd3+),对材料进行了XRD,SEM、激发和发射光谱、余辉衰减曲线的测定.结果表明:激发峰是由250～450 nm的宽激发带组成.其中,掺杂Dy3+,Er3+,Nd3+荧光粉的激发光谱均为主激发峰位于310,356 nm处的宽带谱,掺杂Cc3+的激发光谱为主发射峰位于280,330,360 nm处的宽带光谱,掺杂Ho3+的激发光谱为主发射峰位于315,360,400 nm的宽带光谱;发射光谱为主发射峰位于465 nm处的宽带发射谱,该发光归属于Eu2+的4f65d→4f7的允许电偶极宽带跃迁,并且随着Er3+,Dy3+,Nd3+,Ce3+,HD3+的顺序发光强度逐渐降低.余辉衰减曲线显示初始发光亮度最高,余辉时间最长的是Sr2MgSi2O7/Eu2+0.01,Nd3+0.02.     

Y2O2S:Eu3+,Zn2+,Ti4+荧光体的缺陷及红色长余辉发光性质

采用高温固相法合成了红色长余辉材料Y2O2S:Eu3+,Zn2+,Ti4+,实现了余辉发光中心和缺陷中心之间的能量传递。通过XRD、荧光发射和激发光谱、余辉发射光谱与衰减曲线、色坐标和热释光谱测试手段对Y2O2S:Eu3+,Zn2+、Y2O2S:Eu3+,Ti4+、Y2O2S:Eu3+,Zn2+,Ti4+和Y2O2S:Eu3+,Mg2+,Ti4+进行了结构与性能的表征,发现其荧光发射与余辉发射基本一致,红色余辉发光主峰位于625 nm附近,来源于Eu3+的5D0→7F2跃迁发射。相比而言,Y2O2S:Eu3+,Zn2+,Ti4+余辉发光性能最好,可持续1.5 h左右。     

蓝色荧光粉Y2GeO5:Bi3+,Tm3+的制备及其发光性能研究

采用固相法制备蓝色荧光粉Y2GeO5:Bi3+,Tm3+,通过X衍射分析、扫描电镜观察、激光粒度分析和光致发光光谱分别对其物相、形貌、粒度、发光性能进行表征,并研究了Bi3+和Tm3+离子掺杂量对其发光性能的影响。结果表明:Bi3+和Tm3+分别作为敏化剂和激活剂进入到Y2GeO5的晶格中,其最佳掺杂量(摩尔分数)分别为1.5%和2%;Y2GeO5:Bi3+,Tm3+荧光粉的D50约为7.11μm。激发光谱由314 nm宽峰和355 nm锐利峰组成,前者是由于Bi3+离子和基质激发峰复合而成;在314 nm激发下,荧光粉发射365 nm宽峰和455 nm锐利峰;掺杂Bi3+离子可以使Y2GeO5Tm3+的发光强度提高4倍。蓝色荧光粉Y2GeO5:Bi3+,Tm3+可应用于UV-LED器件中。     

稀土掺杂CaYF2纳米材料的合成及其光学性质研究

采用热分解法合成了一系列Ca/RE(mol)比例及掺杂浓度不同的CaYF2:RE(RE=Yb3+,Er3+)上转换纳米发光材料,在980nm红外激光照射下,肉眼可观察到明亮的黄、绿色上转换发光.通过X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、荧光光谱仪对样品进行表征.结果表明,Ca/RE(mol)比例为3,Yb3+和Er3+掺杂浓度分别为20%、2%(mol)时得到发光性能较好的立方相CaYF2:Yb,Er上转换纳米材料.980nm红外光激发下,Yb3+和Er3+共掺的CaYF2:Yb,Er发出分别来自于Er3+的2 H9/2→4I15/2跃迁的蓝光、2 H11/2,4S3/2→4I15/2跃迁的绿光和4F9/2→4I15/2跃迁的红光发射,且Er3+的红、绿光发射均为双光子过程,蓝色发光为三光子过程.     

稀土掺杂CaF_2上转换白光研究

通过简单温和水热法合成Ca0.89Yb0.1Er0.01F2,Ca0.895Yb0.1Tm0.005F2及Ca0.885Yb0.1Er0.01Tm0.005F2白色粉末,并用X射线衍射仪和场发射扫描电镜对氩气保护下退火前后的粉末样品进行了结构和形貌表征。在980 nm连续半导体激光二极管激发下,用日立荧光光谱仪对退火后的粉末样品进行了上转换发射光谱表征。在980 nm激发下,Ca0.89Yb0.1Er0.01F2样品发出绿色和红色光(黄色光),Ca0.895Yb0.1Tm0.005F2样品发出蓝色光,Ca0.885Yb0.1Er0.01Tm0.005F2样品发出白色光。实验结果表明Ca0.885Yb0.1Er0.01Tm0.005F2是一种潜在的三维显示材料及白光光源材料。     

稀土掺杂CaF2上转换白光研究

通过简单温和水热法合成Ca0.89Yb0.1Er0.01,Ca0.895Yb0.1Tm0.005F2及Ca0.885Yb0.1Er0.01Tm0.005F2白色粉末,并用X射线衍射仪和场发射扫描电镜对氩气保护下退火前后的粉末样品进行了结构和形貌表征。在980nm连续半导体激光二极管激发下,用日立荧光光谱仪对退火后的粉末样品进行了上转换发射光谱表征。在980nm激发下,Ca0.89Yb0.1Er0.01F2样品发出绿色和红色光（黄色光）,Ca0.895Yb0.1Tm0.005F2样品发出蓝色光,Ca0.885Yb0.1Er0.01Tm0.005F2样品发出白色光。实验结果表明Ca0.885Yb0.1Er0.01Tm0.005F2是一种潜在的三维显示材料及白光光源材料。     

NaGdF_4:Yb;Er纳米颗粒的合成及对HeLa细胞的生物标记

以稀土硬脂酸盐为前驱体,采用溶剂热法合成了单分散的NaGdF4:Yb,Er上转换荧光纳米颗粒.通过透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)、荧光(FL)光谱仪、磁滞回线(MHL)等对合成的样品进行了表征.所合成的纳米颗粒粒径均一,平均粒径为20 nm左右,形状规则,结晶度高,发光性能良好,同时具有优越的顺磁性.利用经典的Stober法对纳米颗粒进行了表面氨基修饰,将修饰后的纳米颗粒与转铁蛋白结合制成探针,实现了对HeLa细胞的标记与成像.标记结果表明:该方法特异性较好,且红外光激发可有效避免来自生物样品的自体荧光干扰.     

晶体硅光伏电池的材料优化

介绍了调制阳光频率实现太阳光波上下量子剪裁的两种方式:掺杂稀土离子和微纳米结构化硅基材料.以Lu2O3为基质,采用共沉淀法制备了Tb3+和Yb3+共掺的下转换粉末;以NaYF4为基质,采用热水法制备了Er、Yb和Tm共掺的上转换粉末.实验证明Lu2O3:Tb3+,Yb3+纳米粉末中,一个高能光子可剪裁成2个974 nm的近红外光子.而NaYF4:Er3+,Yb3+,Tm3+共掺的上转换材料也有显著的上转换效果,仅用1 122 nm激光照射0.25 cm2实验硅光电池片可增加电池光电流密度0.06 mA/cm2.设计了具有纳米结构的PIN.简述了通过梯度掺杂制结增强光伏效应的原因.     

两亲配体包覆法制备水溶性Mn~(2+)掺杂NaYF_4:Yb~(3+)/Er~(3+)纳米粒子

采用水热法,以稀土硝酸盐为原材料合成了油酸(OA)包覆的Mn~(2+)掺杂Na YF_4:Yb~(3+)/Er~(3+)(Mn~(2+)dopedNa YF_4:Yb~(3+)/Er~(3+))纳米粒子(UCNPs),然后将氨基修饰的聚乙二醇与聚马来酸酐十八烯反应生成的两亲性聚合物m PEG-PMAO作为亲水性配体,通过两亲配体包覆法制备具有水溶性的Mn~(2+)掺杂Na YF_4:Yb~(3+)/Er~(3+)纳米粒子.随后采用透射电子显微镜(TEM)、动态光散射仪(DLS)、X射线衍射仪(XRD)、荧光分光光度计、傅立叶变换红外光谱仪(FT-IR)及热重分析仪(TGA)对合成的样品进行了表征.结果表明,m PEG-PMAO聚合物包覆的Mn~(2+)掺杂Na YF_4:Yb~(3+)/Er~(3+)纳米粒子具有较好的水分散性,且粒子的平均粒径约为17.25 nm.     

pH值和尿素浓度对Yb3+/Er3+共掺杂Y2O3微纳米晶的形成及上转换荧光性质的影响

利用均相共沉淀法, 通过调节前驱体溶液的pH值和尿素浓度, 经700 ℃烧结后合成一系列Y₂O₃∶Er³⁺,Yb³⁺上转换微纳米晶颗粒. 用X射线衍射（XRD）、 透射电子显微镜（TEM）、 Fourier变换红外光谱（FITR）和荧光光谱对样品的物相结构、 微观形貌和发光性能进行表征, 并分析上转换机理. 实验结果表明： 前驱体溶液中的pH值对Y₂O₃∶Er³⁺,Yb³⁺粒径影响较大, 随着pH值的升高, 粒径明显增大, 样品在绿色(500～600 nm)和红色(650～700 nm)的上转换荧光强度明显增强, 红绿比逐渐减小; 尿素浓度对Y₂O₃∶Er³⁺,Yb³⁺纳米颗粒的影响较小.     

上转换材料复合介孔TiO2晶须的可见光催化性能

用溶胶凝胶法制备上转换发光材料Y3Al5O12:Er。反射光谱、发射光谱表明:Y3Al5O12:Er在480 nm光的激发下,产生2个<387 nm的紫外光发射峰。将上转换材料介孔TiO2晶须复合成可见光催化剂,采用X线衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)以及低温N2吸附-脱附(BET)等对催化剂进行表征,通过光催化降解亚甲基蓝(MB),对催化剂的活性进行测试。结果表明:复合上转换材料的介孔TiO2晶须在可见光下能够有效降解MB,10%Y3Al5O12:Er的介孔TiO2晶须的MB降解率为73%。     

Yb~(3+),Er~(3+)共掺MWO_4(M=Cd,Ba)纳米晶体的制备及发光性能

以CTAB为表面活性剂,采用水热法合成了Yb,Er共掺MWO4(M=Cd,Ba)纳米晶体.采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)和荧光分光光度计等手段对产物的组成、形貌和荧光性质进行了系统表征.结果表明:Yb3+,Er3+掺杂钨酸盐的发光条件随着M种类的不同而有较大的差异,水热合成的CdWO4:Yb3+,Er3+纳米晶体在980 nm激光照射下用肉眼可观察到明显的绿色上转换发光,而BaWO4:Yb3+,Er3+晶体高温煅烧到900℃才能观察到明亮的绿色发光.研究了温度对上转换发光强度的影响,讨论了两种晶体的上转换发光性质.