柠檬酸为配位剂对Pr3+掺杂CaTiO3薄膜发光性能的影响

主要研究了配位剂柠檬酸对溶胶-凝胶法制备CaTiO3：Pr^3＋薄膜发光性能的影响．以乙酸、乙二醇甲醚为溶剂,合成了加入柠檬酸为配位剂和未加入柠檬酸的Pr^3＋掺杂CaTiO3溶胶,并使用旋涂法在硅基片上制备了不同退火温度下的CaTiO3：Pr3^3＋发光薄膜．用X射线衍射和原子力显微镜分析了薄膜的相组成及表面形貌,并使用荧光光谱仪对薄膜的发光性能进行表征．研究发现硅基上制备CaTiO3：Pr^3＋薄膜在1000℃发光性能最佳,而柠檬酸的加入有效地改变了薄膜的表面形貌,较高的表面粗糙度和较大的颗粒大小使得CaTiO3：Pr^3＋薄膜具有更好的发光性能．     

NaGdF4：Eu^3＋的水热合成、相变与发光性质

用水热法制备了NaGdF4：Eu3＋（0.5 mol%）发光材料,并研究了退火温度对NaGdF4：Eu3＋的结构和发光性质的影响。X-射线粉末衍射（XRD）结果表明：水热合成得到六方相的NaGdF4,在空气氛的条件下,NaGdF4从六方相到立方相的相转变温度为～650℃.扫描电镜（SEM）的结果显示：具有六方相结构的NaGdF4：Eu3＋发光材料的粒径为200～300nm.荧光光谱（PL）的结果表明：具有六方相结构的NaGdF4：Eu3＋粉末样品的特征发射为Eu3＋5 D0→7F2（615nm）跃迁发射。     

六方相NaEuF4纳米纺锤体和纳米棒的水热控制合成

通过一种简单的水热方法,在较低的温度下合成了六方相NaEuF4纳米纺锤体和纳米棒.通过对F-/Eu3+摩尔比、母体溶液pH值和反应时间的控制,实现了对产物形貌的控制合成.用X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、高分辨电子显微镜(HRTEM)等对样品的形貌和晶体结构进行表征.结果显示,反应条件对其形貌和尺寸的影响很大,添加的螯合剂EDTA对产物形貌和纯度至关重要.用稳态荧光光谱仪分析其光学性能,在室温下观察到了橙色和红色发光.     

氟化物纳米晶物相与形貌的水热控制合成

利用简便的螯合剂辅助水热方法制备了上转换基质六方相Na(Na0.5Y1.5)F6纳米晶,通过对pH的严格控制,成功实现了YF3、Na(Na0.5Y1.5)F6与Na0.41Y0.59F2.18的可控合成.产物的结构与微观形貌利用X射线衍射仪(XRD)与场发射扫描电镜(SEM)进行研究.结果表明pH值调节严重影响了氟化物的晶相及形貌:当pH为2时,产物为不规则块状晶体YF3;当pH=3,可以得到具有规则六角片状六方相Na(Na0.5Y1.5)F6纳米晶;随着pH值增加,所得样品由六方相的Na(Na0.5Y1.5)F6过渡到立方相Na0.41Y0.59F2.18.这种简单的相控制合成手段将有助于高效率上转换基质纳米晶的合成与潜在应用.     

水热微乳液法合成氧化钇粉体前驱体

以草酸钠和硝酸钇为原料,CTAB和OP为复配表面活性剂,正戊醇为助表面活性剂,环己烷为油相,草酸钠和硝酸钇水溶液组成反相微乳液体系并结合水热法制备氧化钇粉体前驱体.用热重-差示扫描量热法分析前驱体的分解过程,用X射线衍射仪和扫描电镜对产物的结构、粒度和形貌进行表征.结果表明,所得前驱体粉体为片状,厚度为200 nm,边长2μm,将前驱体煅烧后得到的产物为粒度分布均匀、纯度高、立方晶系的氧化钇,最后对前驱体进行了Eu3+掺杂,然后经过煅烧,利用荧光分光光度计研究了煅烧产物的发光性能.     

低温固相合成形貌和晶相可控的CdS纳米晶

用表面活性剂为形貌控制剂,通过低温固相反应成功制备出具有不同晶相和形貌的CdS纳米晶.研究结果表明,在反应过程中,表面活性剂所形成的结构对最终纳米晶的形貌起着决定性的作用.若以表面活性剂聚氧乙烯9醚为形貌控制剂,则所制备的产物为立方晶系的β-CdS球形纳米粒子,纳米粒子的直径为5-15 nm;而用聚乙二醇400为形貌控制剂时,则所制备的产物为六方晶系的CdS纳米棒,纳米棒的直径为20-80 nm、长度为100-400 nm.用X射线粉末衍射和透射显微镜技术对所制备纳米晶的成分、晶相、形状和尺寸进行了表征分析.对不同形貌CdS纳米晶的形成机理作了深入的讨论,提出了CdS纳米棒的表面活性剂软模板诱导自组装生长机理.     

β-NaYF4：Yb，Er上转换发光纳米晶的制备及表面性能

利用热分解法制备出β-NaYF4：20mol％Yb,2mol％Er上转换发光纳米晶,并采用两种方法对产物进行后处理。分别用X-射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、荧光光谱（FL）、傅立叶红外光谱仪（FT—IR）对产物的结构、形貌、发光性质及表面性能进行了表征。结果表明,制备的NaYF4：20mol％Yb,2mol％Er纳米晶为六方相,粒径分布均匀为25nm左右,在980nm红外光激发下,呈现强的上转换发光。两种后处理方法对纳米晶的上转换发光强度及表面性能均产生了影响,但其形貌及晶相无变化。     

不同晶型In2O3/片状HZSM-5串联催化剂催化CO2加氢制芳烃

采用水热/溶剂热法制备了不同晶型(立方相、六方相和混晶相)In₂O₃,并将其与片状HZSM-5分子筛机械混合得到CO₂加氢制芳烃的串联催化剂,在固定床反应器上测试了其催化活性,重点讨论了串联催化剂活性组分的空间分布对其催化性能的影响。通过XRD、SEM、N2等温吸附-脱附和Py-IR等手段对催化剂的形貌、结构和表面酸性等性质进行了表征。结果表明,当In₂O₃金属氧化物与片状HZSM-5分子筛的活性位点过于接近时,迁移到分子筛中的In物种毒化了其表面酸性,导致反应中间产物甲醇无法高效转化为芳烃,致使CO₂转化率与芳烃选择性降低。     

稀土掺杂氟化物纳米晶体的合成机理和光谱特性

用水热法合成了稀土掺杂的立方相、六方相NaYF4：Eu3＋和正交相YF3：Eu3＋纳米晶体.从立方相到六方相NaYF4：Eu3＋仅仅通过改变前驱物的浓度来实现,而改变RE3＋/NaF的比例,则得到正交相YF3：Eu3＋纳米晶体.通过分析XRD,TEM和荧光探针离子Eu3＋的荧光发射谱,详细研究了前驱物浓度控制的纳米晶体的生长机理,并用光谱学手段评价了结晶的好坏.为了进一步完善结晶程度和除去纳米晶体表面的羟基团,将立方相、六方相NaYF4：Eu3＋和正交相YF3：Eu3＋纳米晶体退火处理,发现六方相NaYF4：Eu3＋结构是一种热力学稳定相,而立方相NaYF4：Eu3＋和正交相YF3：Eu3＋则容易相变为YOF：Eu3＋,退火之后的样品均表现出一定程度的团聚.将Tb3＋离子掺杂于3种氟化物基质中,研究其荧光特性,发现在YF3：Tb3＋纳米晶体中,晶场劈裂明显,甚至在室温下,可以清晰的观察到斯托克斯劈裂.这进一步揭示了减少NaF的量,可以有效地控制生长速率,导致结晶发育良好.     

六方相NaDyF4微纳米晶的水热合成

采用水热法合成六方相NaDyF4微纳米晶,考察反应温度、反应时间、F-和Dy3+的摩尔比等对产物晶型和形貌的影响.采用X线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对试样进行表征.结果表明:在水-乙醇-油酸体系中,固定水、乙醇和油酸的体积分别为10、12、6mL,NaOH为0.5g,调整F-和Dy3+的摩尔比值为4、5、7和10,220℃反应72 h,可以得到片状、短棒状、六棱柱状和长棒状等纯六方相NaDyF4微纳米晶.提出了六方相NaDyF4微纳米晶可能的生长机制.     

Yb3＋／Er3＋（Ho3＋）掺杂NaYF4与Y2O2S荧光粉的制备与上转换发光

比较研究了Yb／Er（Ho）共掺六方相NaYF4和Y2O2S在980nmLD泵浦下的上转换发光．研究结果表明,NaYF4：20％Yb,1％Er的发光明显强于NaYF4：20％Yb,1％Ho,而Y202S：6％Yb,0．25％Ho与Y202S：6％Yb,0．5％Er却呈现相近的总发射强度．分析认为,Yb／Er和Yb／Ho之间的不同能量传递机制是导致上述现象的主要因素．     

水热法合成Y2O3 ∶ Yb3+,Er3+上转换材料及发光特性

以Y2O3,Yb2O3和Er2O3为原料,利用水热法制备Y2O3,Yb3+,Er3+纳米上转换材料.通过X射线粉末衍射、扫描电镜和透射电镜对材料的晶型、成分、粒径及表面形貌进行分析.实验结果表明:所得粉体的晶型为立方晶系,晶粒为圆球形,平均粒径为20 nm.在波长为980 nm半导体激光器激发下产生绿色和红色的上转换荧光;改变Yb3+,Er3+的掺杂比例,激发产生的绿光和红光的荧光强度随Yb3+,Er3+掺杂比例的改变而发生变化.     

980 nm激光激发下Yb/Er共掺杂氟化物纳米晶下转换发射特性

用高温热分解法制备摩尔分数为18%的Yb和摩尔分数为2%的Er共掺杂α-NaYF₄, α-NaLuF₄,β-NaYF₄,β-NaLuF₄和LiYF₄氟化物纳米晶, 并用X射线衍射(XRD)、 透射电子显微镜（TEM）和光致发光光谱表征样品的晶体结构、 形貌和发光性能. 结果表明: 所制备的样品均为纯相; 不同的氟化物纳米晶样品尺寸均匀, 粒径为10~15 nm; 在980 nm近红外激光激发下,所制备的氟化物纳米晶在1 550 nm附近均有下转换发射, 其中β-NaLuF₄∶Yb,Er纳米晶在1 550 nm处的发射最强.     

Er～（3＋）、Yb～（3＋）掺杂NaYF4微米晶体的设计合成及光学性能研究

采用水热合成法制备了Er3＋、Yb3＋掺杂的NaYF4微米晶体.当反应温度为180°C时,得到了纯的六方相微米晶体.样品的颗粒分布均匀,形貌为边长约300nm的六方棱柱.在980nm激光的激发下,得到了很强的红色上转换发光.     

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.     

Pr~（3＋）/Yb~（3＋）共掺氟化物微米晶体的上转换荧光研究

以乙二胺四乙酸（EDTA）为络合剂,应用水热法合成了Pr3＋/Yb3＋共掺的六方相NaYF4和四方相LiYF4微米晶体.研究了晶相和电声子相互作用对Pr3＋离子荧光特性的影响.在波长为976.4nm激光的激发下,在六方相NaYF4：Yb3＋/Pr3＋和四方相LiYF4：Yb3＋/Pr3＋中分别获得了赤眼可观的上转换荧光发射.与六方相NaYF4：Yb3＋/Pr3＋微米晶体的荧光相比,源于四方相LiYF4：Yb3＋/Pr3＋微米晶体中荧光发射谱线变窄、强度变弱并发生蓝移.分析研究了荧光上转换过程、晶相结构及上转换荧光强度对Yb3＋离子浓度的依赖关系.     

YF_3:Er~(3+)纳米纤维的制备与上转换发光性能

采用静电纺丝技术制备了PVP/[Y(NO3)3+Er(NO3)3]复合纳米纤维,经过氧化焙烧得到Y2O3:Er3+纳米纤维,再通过双坩埚氟化法制得YF3:Er3+纳米纤维。通过XRD、SEM、EDS和荧光光谱分析对样品的形貌和性质进行了表征。结果表明所制得YF3:Er3+纳米纤维是纯正交相,带有空间群Pnma。YF3:Er3+纳米纤维的直径大约为(89±11)nm且分布均匀。上转换发射光谱分析显示,在980nm激发下,YF3:Er3+纳米纤维在526、543和653nm处发射出强的绿光和弱的红光,它们分别归属于Er3+的2 H11/2→4I15/2、4S3/2→4I15/2和4F9/2→4Il5/2能级跃迁;在532nm可见光激发下,YF3:Er3+纳米纤维能够在1.52μm处产生近红外发射。随着Er3+浓度的增加,YF3:Er3+纳米纤维发光强度逐渐增大。由色坐标(CIE)图可知,YF3:Er3+纳米纤维所发射的颜色位于色坐标的绿光区。此外,还提出了YF3:Er3+纳米纤维可能的形成机理。     

稀土掺杂的光谱转换材料及其应用

以LED红色荧光粉材料、近红外下转换材料和上转换生物荧光标记材料为主线,结合我们实验室近期具体的相关研究工作,对稀土掺杂的光谱转换材料及其潜在的应用前景进行了简要介绍.在LED红色荧光粉材料方面,以Eu3＋掺杂的红色荧光材料为对象,研究通过基质或掺杂敏化剂到Eu3＋的能量传递来提高材料在近紫外波段的激发效率,并且在Y2MoO6材料中通过基质的电荷迁移带到Eu3＋的能量传递在395nm的近紫外激发条件下获得了2.3倍于商用LED荧光粉（Y2O2S：Eu3＋）的发光强度.在近红外下转换材料方面,分别研究了通过从其他稀土离子到Yb3＋的逐次能量传递和从基质到Yb3＋的合作能量传递实现近红外下转换,主要介绍了两种典型材料中的能量传递机理,氟化物中Ho3＋到Yb3＋的逐次能量传递和YVO4中VO43-到Yb3＋的合作能量传递.在上转换生物荧光标记材料方面,利用以油酸/十八烯为溶剂的湿化学法合成了单分散、粒径在20nm左右、具有核/壳结构和水溶性的球形NaYF4：Yb3＋,Er3＋（Tm3＋）纳米粒子,并对其在不同环境中的稳定性和在细胞中的荧光成像性质做了研究,在此基础上还对下一步可能的深化研究进行了探讨.不断拓展的研究方向和层出不穷的研究结果表明稀土掺杂的光谱转换材料是新型功能材料的重要研究领域,目前和将来在生物和化学传感、节能环保和新能源等领域有着重要的应用或应用前景,需要深入研究.