Er3+/Yb3+共掺杂的氟氧化物玻璃陶瓷中新的能量传输过程

为了研究铒离子的发光和氟氧化物玻璃中形成的氟化物微晶的关系，制备了三种掺饵的氟氧化物玻璃，用X射线衍射分析了样品中形成的氟化物微晶，从632.8nm激光激发时间的发射光谱中，首次发现了一种新的氟氧化物玻璃基质发光的现象。在氟氧化物玻璃中如果没有形成氟化物微晶，铒掺杂于玻璃中,632.8nm激光激发时激发态的铒离子容易将能量传递给基质并引起基质发光；如果将镱和铒离子共同掺入氟氧化物玻璃中，容易形成含稀土铒镱的氟化物微晶，含微晶的玻璃又叫玻璃陶瓷，由于氟化物的声子能量较小，632.8nm激光激发时激发态的铒离子的无辐射弛豫几率较小，铒离子的发光较强，在玻璃中形成含稀土氟化物微晶可以减小基质的发光强度，这是提高铒离子发光的有效手段之一。     

3μm波段稀土离子激活的氟化物激光晶体研究进展

中红外激光在卫星遥感、军事对抗、分子监测、激光医疗、基础科学等领域具有非常重要的应用价值.总结了以LiLuF_4、PbF_2为基质,稀土Ho~(3+)和Dy~(3+)为激活离子的2.7~3.1μm波段中红外激光晶体在生长、物化、光谱及激光性能等方面的研究进展.着重分析了激活离子Ho~(3+)和Dy~(3+)的浓度效应、共掺敏化离子Yb~(3+)的敏化机制、共掺退激活离子Pr~(3+)的抑制自终止效应机理;同时计算了相关的能量传递效率,揭示其能量传递机制.此外,提出中红外激光晶体的几个主要研究方向:提高晶体发光效率,开拓新的特征输出波长,探索新型低声子能量的基质晶体.     

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。     

Pr3+-Yb3+共掺氟氧化物微晶玻璃的显微结构及发光性能

制备了Pr2+-Yb2+共掺SiO2-AlO3-Na2O-CaF2体系玻璃,并通过优化热处理工艺获得了透明氟氧化物微晶玻璃.运用动力学方法分析了系统玻璃的析晶机制,探讨了热处理温度、玻璃析晶行为和显微结构的关系.采用XRD和SEM等方法研究了CaF2纳米晶的形成,晶粒大小为30 nm,且稀土离子进入CaF2纳米晶中,形...     

稀土掺杂NaYF4纳米颗粒的控制合成及上转换发光性质研究

通过在合成α-NaYF_4纳米球的基础上,改变NaF和稀土离子(RE=Y,Yb, Er/Ho/Tm)的摩尔比和反应时间合成出一系列不同长径比的β-NaYF_4纳米棱柱和纳米棒,利用X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)对样品进行表征,利用荧光光谱仪、荧光寿命仪对样品的多色发光性能进行研究。结果表明:在近红外光(NIR)激发下,掺杂不同激活剂离子Er~(3+)、Ho~(3+)、Tm~(3+)分别得到绿色(~4S_(3/2)→~4I_(15/2))、黄色(~5S_2→~5I_8)、蓝色(~1G_4→~3H_6)的上转换发光;Er~(3+)的~4S_(3/2)→~4I_(15/2)辐射跃迁衰减寿命为75.46μs, Ho~(3+)的~5S_2→~5I_8辐射跃迁衰减寿命为48.74μs, Tm~(3+)的~1G_4→~3H_6辐射跃迁衰减寿命为165.97μs。     

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.     

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.     

Ce^3＋-Tb^3＋共掺的含NaLuF4纳米晶的氟氧化物微晶玻璃荧光的特性

采用传统的熔融淬冷法在空气气氛下成功制备了Ce^3＋-Tb^3＋共掺的含有新型立方相Na Lu F4纳米晶的微晶玻璃.通过XRD分析可知微晶玻璃中析出的是与立方相Na YF4同构的新型立方相Na Lu F4纳米晶.利用TEM观察到纳米晶粒均匀地分布在玻璃基质中,大小约为20 nm.利用荧光光谱及寿命曲线系统地研究了样品的荧光特性.在315 nm近紫外光激发下,通过有效的能量传递,在Ce^3＋-Tb^3＋共掺样品中不仅得到了Ce^3＋的近紫外光发射,还得到了Tb^3＋的黄绿光发射.另外,析晶之后,共掺样品的发光强度得到了增强,这可以归因于部分稀土离子进入到了析出的立方相Na Lu F4纳米晶中.研究结果表明,该微晶玻璃是一种优异的发光基质材料,在光电子领域中具有潜在的应用价值.     

Er3+掺杂0.5Ba(Zr0.2Ti0.8)O3-0.5(Ba0.7Ca0.3)TiO3压电陶瓷的性能研究

采用传统固相烧结方法制备了Er~(3+)掺杂0.5Ba(Ti_(0.8)Zr_(0.2))O_3-0.5(Ba_(0.7)Ca_(0.3))TiO_3无铅压电陶瓷.考察了不同浓度Er~(3+)离子掺杂对其晶体结构和上转化发光性能的影响.XRD实验结果表明制备出的陶瓷样品均为纯的钙钛矿结构,且形成三方相和四方相的准同型相界.在980 nm波长激发下,陶瓷显现出明显的上转化发光性能,有3个明显的Er~(3+)特征峰,分别位于528,550 nm处绿光发射和661 nm处红光发射;当Er~(3+)掺杂量x=0.015 mol时,上转换发光性能达到最佳.该材料属于一种光-电多功能材料,即既具有上转换发光性能又具有铁电/压电性能.稀土掺杂0.5Ba(Ti_(0.8)Zr_(0.2))O_3-0.5(Ba_(0.7)Ca_(0.3))TiO_3固溶体的发光性能可以通过电场来调控.     

粉体粒度对K2O-Al2O3-SiO2系微晶玻璃析晶动力学的影响

采用烧结法制备了K_2O-Al_2O_3-SiO_2系微晶玻璃.研究了不同粒度分布的玻璃粉对K_2O-Al_2O_3-SiO_2系微晶玻璃的析晶及对其性能的影响,进而优化制备K_2O-Al_2O_3-SiO_2系微晶玻璃的粉体粒度.结果表明:玻璃粉体的细化有利于析晶,玻璃粉体平均粒径从38.09μm减小到1.80μm时,微晶玻璃的析晶温度从913.9℃降低至869.9℃.析晶活化能从320.5kJ/mol减小至234.7kJ/mol.微晶玻璃的析出晶相均为白榴石,玻璃粉体平均粒径为6.30μm时,微晶玻璃的微观结构较为均匀,密度为2.45g·cm~(-3),抗弯强度为74.93 MPa,热膨胀系数为14.32×10~(-6) K~(-1).     

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.     

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.     

Ce~(3+)/Tb~(3+)共掺的自析晶Sr_2YF_7微晶玻璃的发光性能

通过熔融淬冷法成功制备了Ce~(3+)/Tb~(3+)共掺的自析晶Sr_2YF_7微晶玻璃.用X-射线衍射和透射电镜分析了样品的微观结构;利用荧光光谱和荧光寿命系统地研究了样品的荧光特性.调节Tb~(3+)的掺杂浓度,可以得到从蓝光到白光,最终到黄绿光的可调发光.结果表明,Ce~(3+)/Tb~(3+)共掺的自析晶Sr2YF7微晶玻璃有望应用在白光LED和光转换器件中.     

CaSO_4:RE(Eu,Dy,Tm),Mn磷光体的热释光发光谱

选择稀土Eu、Dy、Tm和过渡金属元素Mn,在CaSO_4中进行掺杂,制成了CaSO_4:RE、CaSO_4:Mn和CaSO_4:RE,Mn多晶粉末,测量了三种物质的热释光发光谱,研究稀土离子和Mn杂质在CaSO_4发光中的相互作用。实验发现:稀土离子与Mn离子既是发光中心,又能对陷阱能级的分布产生影响;Mn~(2+)对稀土离子150℃以上的高温热释光峰没有增强作用,只对较低温度的发光峰有显著的增强作用,即存在Mn~(2+)向稀土离子的能量转移。但Mn~(2+)对CaSO_4中不同价态的稀土离子的增强作用差异很大,对Eu~(2+)的发光有很强的增强作用,对Dy~(3+)、Tm~(3+)只有较弱的增强。     

A_s-G_e-S_e-S_n系统透红外微晶璃玻的性质与结构

本文介绍了应用新型混合晶核剂制备透红外A_s-G_c-S_c-S_n系统微晶玻璃的若干问题,诸如晶核剂的选择、玻璃与微晶玻璃的主要性质、诱导析晶时的结构变化等。应用混合晶核剂后所获得的红外透射材料达到了预期的性质。在12.8μm左右的吸收带几乎消失,从而使长波段的红处透射范围可扩展至16μm。所得硫系微晶玻璃的高断裂韧性与断裂能可归因于微小晶体(<1μm)的形成与高的晶化率。在X—射线谱、红外反射光谱与穆斯鲍尔谱研究玻璃与微晶玻璃的基础上,文中提出了A_s-G_c-S_c-S_n系统玻璃的结构模型,同时还讨论了诱导析晶时所引起的一系列结构变化。     

水分散性发红光Mn~(2+)掺杂NaYF_4:Yb~(3+)/Er~(3+)上转换纳米粒子的合成

以稀土硝酸盐为原料,采用水热法合成油酸包覆的发红光Mn~(2+)掺杂NaYF_4:Yb~(3+)/Er~(3+)(Mn~(2+)doped-NaYF_4:Yb~(3+)/Er~(3+))上转换纳米粒子,然后以曲拉通磷酸酯为亲水性配体,通过配体交换法将油酸包覆的油分散性Mn~(2+)doped-NaYF_4:Yb~(3+)/Er~(3+)上转换纳米粒子转变成曲拉通磷酸酯包覆的水分散性纳米粒子.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(FTIR)及热重分析仪(TGA)对合成样品进行表征.结果表明:曲拉通磷酸酯包覆的Mn~(2+)doped-NaYF_4:Yb~(3+)/Er~(3+)上转换纳米粒子平均粒径为19.54 nm,具有良好的水分散性.     

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。     

BaO-Fe2O3-SiO2系微晶玻璃的制备

选择B aO-F e2O3-S iO2玻璃体系,通过采用分步晶化热处理方法制备出了以B aF e12O19为磁性主晶相的无变形硬盘用微晶玻璃,并利用XRD、SEM、V SM等测试手段对微晶玻璃进行了分析和性能检测.研究结果表明:采用分步晶化热处理方法制备的微晶玻璃性能优于传统的1步晶化热处理方法,并且样品在分步晶化热处理过程中不会产生变形.经过700℃/5 h 850℃/10 h分布晶化热处理方法所制备出的微晶玻璃的主晶相为B aS iO3,B aF e12O19,晶粒尺寸在1μm以内,其比饱和磁化强度可达248.89 Am2/kg,矫顽力可达142.44 kA/m.     

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.     

晶化时间对钢渣微晶玻璃结构和性能的影响

以熔融热态钢渣为起始原料,在高温状态下加入质量比为1.0∶1.5的石英砂对钢渣进行调质,得到的钢渣玻璃熔体采用熔融法制备微晶玻璃.利用差热分析(DTA)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜/能谱仪(SEM/EDS)研究晶化时间对微晶玻璃析晶和性能的影响.结果表明:微晶玻璃的主晶相为透辉石[(Mg6Al2Fe2)Ca(Si1.5Al5)O2],晶体形貌为块状,直径约为10~20μm,分布均匀.随着晶化时间的增加,样品的密度、显微硬度、耐腐蚀性呈逐渐增强的变化趋势.经700℃核化2h,900℃晶化5h后的微晶玻璃综合性能较好.