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.     

金纳米棒对β-NaYF_4:Er~(3+),Yb~(3+)@SiO_2纳米颗粒上转换发光的表面等离子增强

采用晶种法合成了金纳米棒和共沉淀法制备了β-NaYF_4:Er~(3+),Yb~(3+)@SiO_2上转换纳米发光材料,并利用St9ber法制备了可溶于水的β-NaYF_4:Er~(3+),Yb~(3+)@SiO_2@SiO_2纳米颗粒.利用上转换荧光光谱研究了不同浓度的金纳米棒对β-NaYF_4:Er~(3+),Yb~(3+)@SiO_2上转换红光(655 nm)和绿光(540,520 nm)发射的影响.得到当金纳米棒颗粒的掺杂浓度为0.03%时,对β-NaYF_4:Er~(3+),Yb~(3+)@SiO_2的上转换发光增强最大.红光和绿光的最大增强因子分别为2.75和1.66.通过调控金纳米棒加入量,可以调节材料的上转换红绿光比.因此,这种纳米复合材料可以作为生物荧光标记,在很大程度上提高生物鉴定准确性,在生物医学检测等方面有着重要的应用前景.     

Gd_2O_3:Yb~(3+),Er~(3+)纳米粒子的本征红色上转换发光

采用溶胶凝胶法合成Gd_2O_3:Yb~(3+),Er~(3+).实验结果表明,在980nm激光激发下,Yb~(3+)含量仍为1mol%,仅当Er~(3+)含量增加时,样品发光颜色由绿色略向黄色区域移动;维持Er~(3+)含量为1mol%,样品上转换发光颜色随Yb~(3+)含量增加由绿色经黄色向红色区域移动.Gd_2O_3:Yb~(3+),Er~(3+)纳米粒子有望作为纯红色上转换发光材料应用于激光器,也可以用于生物荧光标记.     

Yb~(3+),Er~(3+)和Tm~(3+)三掺YF_3/Y_2O_3纳米粉未的白色上转换发光研究

采用溶胶凝胶法,合成YF_3/Y_2O_3:Yb~(3+),Er~(3+),Tm~(3+)样品.通过TEM,XRD,Raman及荧光分光光度计对样品的形貌、物相及上转换发光进行表征.结果表明,在980nm激光激发下,Y_2O_3:Yb~(3+),Er~(3+),Tm~(3+)样品在Tm~(3+)掺杂浓度较低时,因Y_2O_3基质具有较大的声子能量,能够实现白色上转换发光.Y_2O_3:Yb~(3+),Er~(3+),Tm~(3+)纳米粒子有望在白色激光器、白色荧光粉及生物医学荧光标记等方面发挥更大的作用.     

银岛膜对单个β-NaYF_4:Yb~(3+)/Er~(3+)晶体颗粒上转换荧光增强效应的研究

采用水热法制备了六方相NaYF_4:Yb~(3+)/Er~(3+)(β-NaYF_4:Yb~(3+)/Er~(3+))微米晶体颗粒,并基于银岛膜(Ag film)衬底构建了一种Ag film/β-NaYF_4:Yb~(3+)/Er~(3+)微纳复合体系.通过扫描电子显微镜、场发射电子显微镜及X射线衍射仪对样品的形貌及晶体结构进行表征.实验结果表明,NaYF_4:Yb~(3+)/Er~(3+)微米晶体均为六方相晶体结构的六角盘.采用共焦显微测试系统,在980 nm激光激发下,系统研究了Ag film/β-NaYF_4:Yb~(3+)/Er~(3+)微纳复合体系中单个微米晶体上转换荧光强度与银岛膜的厚度依赖关系.结果发现:单颗粒β-NaYF_4:Yb~(3+)/Er~(3+)微米晶体的上转换荧光强度随着银岛膜的厚度增加而明显增大.根据理论推导及相应数值模拟得出,影响其荧光增强主要因素是由于银岛膜的反射效应和其表面附近的局域电磁场增强效应所导致.由此可见,构建这种新型结构可为增强单个微米颗粒的上转换荧光发射提供新的途径,为进一步拓展稀土微纳晶体的实际应用提供实验依据.     

功能性上转换纳米颗粒NaYF4:Yb/Tm用于潜在的荧光成像和pH响应药物递送

为拓展稀土掺杂上转换纳米粒子(UCNPs)独立用于药物载体及对于癌细胞的靶向性识别功能,我们采用简单的溶剂热法,通过调节溶剂热的时间和温度、添加剂以及表面活性剂的用量一步合成生物相容性较好的上转换纳米粒子.合成具有形貌、粒径可调节的高均匀性和分散性的UCNPs.研究了NaYF_4:Yb~(3+)/Tm~(3+)的合成条件,获得最佳尺寸(约300 nm)及形貌的NaYF_4:Yb~(3+)/Tm~(3+)纳米粒子.探讨其荧光性质,发现其在980 nm光激发下的强蓝色发射可用于荧光成像,证明我们合成的UCNPs可作为上转换荧光的发光中心.对最优NaYF_4:Yb~(3+)/Tm~(3+)纳米粒子进行药物(DOX)递送测试,发现该药物可以实现pH响应释放.至此,我们成功合成同时具有载药及pH响应释放功能的上转换纳米粒子,实现荧光成像引导下的诊疗一体化功能,拓展UCNPs的独立应用范围.     

Yb~(3+)/Er~(3+)/Tm~(3+)三掺YF_3上转换发光性质的研究

以氟化钇(YF_3)为基质材料,采用共沉淀法合成了YF_3:Yb~(3+)/Er~(3+)/Tm~(3+)上转换发光材料。采用X射线衍射仪(XRD)、热重差热分析仪(DTA)和荧光光谱分析对材料的物相结构、烧结温度和发光性质进行了研究。结果表明,掺入稀土离子没有改变YF3晶体结构,在980nm近红外波长激发下,出现了多个波段的发光现象,Yb~(3+)、Er~(3+)、Tm~(3+)不同的掺杂量分别对应于材料不同的发光规律。本文还探讨了上转换发光机制,确定了该体系荧光粉的最佳烧结温度。     

水溶性β-NaYF_4:Yb~(3+),Tb~(3+)@β-NaYF_4核壳纳米颗粒的上转换荧光增强

利用酸洗改性对共沉淀法制得的油性β-NaYF_4:Yb~(3+),Tb~(3+)@β-NaYF4纳米颗粒进行改性处理,获得水性β-NaYF4:Yb~(3+),Tb~(3+)@β-NaYF4纳米颗粒.表征了制得样品的形貌和上转换荧光特性.结果表明制得的样品分散性好,形貌均一.在相同掺杂浓度和溶液浓度下,水性β-NaYF_4:Yb~(3+),Tb~(3+)@β-NaYF4纳米颗粒溶液的上转换荧光强度比油性β-NaYF4:Yb~(3+),Tb~(3+)@β-NaYF_4和水性β-NaYF4:Yb~(3+),Tb~(3+)纳米颗粒溶液的双光子上转换荧光分别增强了1.1倍和37倍,三光子上转换荧光分别增强了1.5倍和3.9倍.水性β-NaYF4:Yb~(3+),Tb~(3+)@β-NaYF_4纳米颗粒外层存在隔离壳层,导致改性处理既去除了油酸又获得较强的上转换荧光.     

TiO_2壳层包裹增强β-NaYF_4:Yb~(3+),Er~(3+)耐热性及上转换发光性能

以体积比1:1的乙醇/水为溶剂,以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为表面活性剂,通过简单的一步溶剂热法在β-NaYF_4:Yb~(3+),Er~(3+)表面包裹一层TiO_2,构筑β-NaYF_4:Yb~(3+),Er_~(3+)@TiO_2核壳结构上转换发光材料。采用X线衍射仪(XRD)、场发射扫描电镜(FESEM)、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、荧光光谱仪等测试手段对所制备样品的物相结构、形貌特征和发光性质进行研究。结果表明:微米β-NaYF_4:Yb~(3+),Er~(3+)晶粒表面成功包裹了一层TiO_2,构筑了核壳结构。纯β-NaYF_4:Yb~(3+),Er~(3+)在热处理后上转换发光强度显著降低,而核壳结构材料经过600℃的高温热处理60 min,上转换发光强度显著提高,这主要得益于内核结晶质量的提高且表面缺陷浓度的降低。     

Dy~(3+)对NaLaF_4:Yb~(3+)/Er~(3+)/Dy~(3+)双功能纳米晶的上转换发光及顺磁性调制作用

利用热溶剂法制备NaLaF_4:Yb~(3+)/Er~(3+)/Dy~(3+)光磁双功能纳米晶。结合能级跃迁图,阐述Dy~(3+)的6FJ和6HJ系列能级与Er~(3+)之间的能量传递及由此引起的特殊光调制现象。研究结果表明:样品在波长为980nm的红外光子激发下可以发射中心波长为522nm和547nm的绿光;随着激发光功率增大,绿光发射强度也相应增强;调节Dy~(3+)的掺杂摩尔百分比,可以同时调制样品的上转换发光和顺磁特性;随着Dy~(3+)的摩尔百分比从0增加到5%,样品的522nm发光相对于547nm发光峰逐渐增强;若进一步增加Dy~(3+)的摩尔百分比到10%,其相对强度反而减弱。随着Dy~(3+)的摩尔百分比从0增大到10%,样品的顺磁性单调提升,但伴随着总体发光强度衰减。     

Ho~(3+)-Yb~(3+)共掺杂La_2O_3上转换发光性质的研究

通过高温固相法合成了Ho~(3+)-Yb~(3+)共掺杂La_2O_3上转换荧光粉.在980、1 064以及800 nm 3种不同波长的激光激发下,样品产生了明显的上转换荧光.利用980 nm的激光作为激发源,在Ho~(3+)掺杂量为0.5%的条件下,研究了Yb~(3+)掺杂量的变化对样品上转换荧光强度的影响.研究结果表明:Yb~(3+)掺杂浓度为10%样品产生的上转换荧光最强,相比未掺Yb~(3+)的样品,绿光强度提高了65倍,对样品的上转换发光机理进行了详细的研究.     

应用于光学温度传感器的Er3+/Yb3+共掺的YAG晶体的光热性能研究

论文测量了在975nm激光二极管激发下,Er~(3+)/Yb~(3+)共掺YAG晶体的上转换荧光光谱.实验结果表明:该晶体在波长为523、546和558nm激发下出现强的上转换绿光,它们分别来自于Er~(3+)离子跃迁:~2H_(11/2)→~4I_(15/2),~4S_(3/2)(1)→~4I_(15/2)和~4S_(3/2)(2)→~4I_(15/2).随着样品温度的增加,上转换绿光的强度比发生变化.基于荧光强度比~2 H_(11/2)/~4S_(3/2)(1)和~2H_(11/2)/~4S_(3/2)(2),荧光温度传感器的灵敏度最大值为～0.0023K~(-1)和～0.0017K~(-1).研究成果对荧光温度传感器的发展有很大程度上的帮助.     

CaTiO_3Er~(3+)∶YAlO_3复合光催化剂的制备及其光催化活性研究

采用聚丙烯酰胺凝胶法分别制备出CaTiO_3纳米光催化剂和Er~(3+)∶YAlO_3上转换材料,通过混合烧结法将两相复合,制备出CaTiO_3/Er~(3+)∶YAlO_3复合光催化材料.利用XRD,SEM,EDX和荧光光谱(PL)等测试手段对产物的物相、形貌和成分进行表征.以酸性橙7(AO7)作为模型反应物,在模拟太阳光的照射下考察了CaTiO_3/Er~(3+)∶YAlO_3复合物的光催化性能.结果表明,平均粒径约36nm的CaTiO_3纳米颗粒附着在粒径约为300nm的Er~(3+)∶YAlO_3颗粒表面;在553nm的可见光激发下,Er~(3+)∶YAlO_3能够产生波长约为265,320和365nm的紫外光.适量Er~(3+)∶YAlO_3的复合明显提升了CaTiO_3的模拟太阳光光催化降解活性,当Er~(3+)∶YAlO_3的含量为30%时,复合材料的光催化效果达到最佳.     

Microstructure investigation and multicolor upconversion in Yb~(3+)/Ln~(3+)(Ln=Er/Tm/Ho) ions doped α-Sialon

Yb~(3+)/Ln~(3+)(Ln=Er/Tm/Ho)-α-sialon ceramics were fabricated by hot press sintering technique.Their microstructure and luminescent properties were studied by XRD,EDS,HRTEM and photoluminescence measurements.The results showed that the sintered ceramics consisted ofα-Sialon with a trace amount ofβ-Sialon phase.The frequency upconversion and downconversion properties of Yb~(3+)/Ln~(3+)(Ln=Er/Tm/Ho)-α-Sialon ceramics were investigated under 980 nm low-power excitation.The different concentrations of Yb~(3+)/Ln~(3+)(Ln=Er/Tm/Ho)produced multicolor emissions characteristics of each Ln~(3+)ion as a result of the energy transfer from Yb~(3+)to Er~(3+),Tm~(3+)and Ho~(3+)ions.The EDS spectra measurements and mappings showed that the Ln~(3+)ions were well incorporated in theα-Sialon matrix.Temporal evolution of the emission decay behavior has been investigated to understand the energy transfer mechanism.     

Er~(3+)·NaYF_4/TiO_2光催化剂的制备和性能研究

采用溶胶-凝胶-超声工艺合成了一种由上转换发光材料Er~(3+)·NaYF_4复合TiO_2的光催化剂。通过XRD、UVVis、SEM、TEM等手段,对复合光催化剂进行表征,研究了该催化剂在可见光下,对亚甲基蓝光的催化降解性能。实验结果表明,溶胶-凝胶-超声法使Er~(3+)·NaYF_4以六方相形式与锐钛矿型TiO_2复合,且复合均匀性能良好;由于Er~(3+)·NaYF_4的复合,使TiO_2锐钛矿型晶格参数改变,复合催化剂可见光区产生明显吸收;25%,~30%,Er~(3+)·NaYF_4复合TiO_2的催化剂降解亚甲基蓝效果最佳,总脱色率达94%,以上,可见光降解率是TiO_2可见光降解率的3.6倍。因此,利用Er~(3+)·Na YF4上转换发光材料对TiO_2复合,可以使其吸光范围拓宽至可见光区,而且显著提升TiO_2光催化性能。     

脉冲泵浦下Er3+,Yb3+的动态响应研究

针对光纤通信中泵浦源故障引起的时续时断问题,采用矩形脉冲进行处理。基于速率方程,分析了不同脉宽泵浦下,Er~(3 )/Yb~(3 )共掺晶系中Er~(3 )、Yb~(3 )上能级粒子数的变化。结果表明:不同的脉宽对上能级Er~(3 ),Yb~(3 )的影响具有不同的特点。在决定Yb~(3 )到Er~(3 )的能量转换的动态特性和效果方面,Yb~(3 )吸收的饱和与非均匀加宽的Yb~(3 )吸收谱线所引起的烧孔效应是影响Er~(3 )上能级粒子数动态的最主要因素。     

稀土离子掺杂硼硅酸盐玻璃上转换发光性能研究

采用高温固相法分别合成了单掺铕、铕铒共掺、铕镱铒共掺以及铒钬共掺的硼硅酸盐玻璃,研究了掺杂离子的掺杂浓度对荧光强度的影响,并详细分析了不同离子掺杂的硼硅酸盐玻璃的上转换发光机理.在泵浦波长为978nm时,硼硅酸盐玻璃呈现橙红色光(590nm,Eu~(3+)的5 D0→7F1跃迁),红色光(610nm,Eu~(3+)的5 D0→7F1跃迁;695nm,Eu~(3+)的5 D0→7F4跃迁),绿色光(552nm,Ho~(3+)的5S2→5I8及Er~(3+)的4S3/2→4I15/2跃迁).研究表明:Er~(3+)作为激活剂,Eu~(3+)与Er~(3+)之间存在能量传递,Yb~(3+)做了敏化剂,增加了Er~(3+)的上转换发光效率,Ho~(3+)与Er~(3+)之间存在着能量传递.     

LED用黄绿色荧光粉LiZnPO_4:Mn~(2+),Al~(3+)的合成及Al~(3+)敏化发光研究

为了获得可用于发光二极管(LED)的新型黄绿色荧光粉,用高温固相法合成了Li_(1-x)Zn_(0.9-x)PO_4:Mn_(0.1),Al_x系列的荧光粉。用XRD表征并分析了样品,获悉样品具有LiZnP04的结构。用荧光发射光谱及激发光谱表征了样品的发光性能,讨论了Al~(3+)掺杂对LiZnPO_4:Mn,Al荧光粉发光性能的影响。结果表明:Al~(3+)掺杂量对激发及发射光强度的影响均为开口向下、有极值的抛物线,Al~(3+)的最佳掺杂量为3%,对应样品是Li_(0.97)Zn_(0.87)PO_4:Mn_(0.1),Al_(0.03);Al~(3+)最佳掺杂量样品的发光强度是未掺Al~(3+)样品的3.98倍,说明在LiZnPO_4基质中Al~(3+)对Mn~(2+)的发光具有增敏作用;Al~(3+)的掺入只影响Mn~(2+)的发光强度,不影响Mn~(2+)的发光模式。Li_(0.97)Zn_(0.87)PO_4:Mn_(0.1),Al_(0.03);的色坐标值表明,该样品为黄绿色荧光粉,其在紫外线激发LED领域具有潜在的应用前景。     

共沉淀法合成Mn~(2+)-SnO_2纳米粒子及其磁性能研究

以SnCl_4.5H_2O作为锡源,采用共沉淀法制备SnO_2纳米粒子,对产物进行了TGA,XRD,TEM,EDX表征,以检测产物的微观结构和形貌,证实Mn掺杂物被掺入到SnO_2主晶格中而不改变金红石结构,而且所制备的SnO_2纳米粒子结晶性好,尺寸较小。对Mn~(2+)离子掺杂的SnO_2纳米粒子进行了磁性能测试,结果表明,Mn~(2+)离子的加入不改变SnO_2纳米粒子的铁磁性,只改变顺磁性。随着温度的降低,Mn~(2+)离子掺杂的SnO_2纳米粒子磁化强度逐渐增强。同一温度下,随着磁场的增强,Mn~(2+)离子掺杂的SnO_2纳米粒子磁化强度逐渐增强。     

过渡金属离子协同紫外活化过硫酸盐

为研究不同过渡金属离子协同紫外(UV)活化过一硫酸盐(PMS)的能力,以Co~(2+)为基准进行Cu~(2+)、Mn~(2+)、Ni~(2+)、Zn~(2+)和Fe~(3+)协同紫外活化PMS的对比实验。结果显示:Cu~(2+)、Mn~(2+)、Ni~(2+)、Zn~(2+)和Fe~(3+)与单独紫外和单独PMS联合均不能有效降解目标物;与Co~(2+)/PMS/UV体系相比,Cu~(2+)、Mn~(2+)、Ni~(2+)、Zn~(2+)和Fe~(3+)协同紫外活化PMS的能力高于Co~(2+),其中Cu~(2+)、Mn~(2+)和Fe~(3+)的协同能力高于Ni~(2+)和Zn~(2+);投加叔丁醇(TBA)和乙醇(EA)的实验发现,Cu~(2+)/PMS/UV、Mn~(2+)/PMS/UV和Fe~(3+)/PMS/UV体系中的主要氧化物是硫酸根自由基(SO_4~-·)和少量的羟基自由基(HO·)。Cu~(2+)/PMS/UV、Mn~(2+)/PMS/UV和Fe~(3+)/PMS/UV体系中AO7的降解过程均符合假一级动力学。紫外可见光谱图分析结果表明,Cu~(2+)/PMS/UV、Mn~(2+)/PMS/UV和Fe~(3+)/PMS/UV体系中AO7均被有效降解。M/PMS/UV对于染料类物质具有广泛的应用范围。