导读:本文包含了上转换氟氧化物论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献，主要关键词:玻璃陶瓷,上转换发光,Judd-Ofelt理论,双光子吸收
上转换氟氧化物论文文献综述
邓亚静,牛春晖[1]（2019）在《Ho~(3+)/Yb~(3+)共掺氟氧化物玻璃陶瓷的上转换发光特性》一文中研究指出以52SiO_2-8Na_2CO_3-16Al_2O_3-33NaF-3LuF_3-0.15Yb_2O_3-0.03Ho_2O_3的配比方式,在1 500℃的温度下通过高温熔融法制备了Ho~(3+)/Yb~(3+)共掺杂的氟氧化物玻璃样品和玻璃陶瓷样品。运用Judd-Ofelt理论研究样品的光谱特性。根据吸收谱计算得到的谱线强度参数Ω_λ(λ=2,4,6),从而计算出理论振子强度和实验振子强度,二者的均方根差为δ_(rms)=8.23×10~(-7)。计算了Ho~(3+)的各个能级跃迁的跃迁几率、跃迁分支比及能级寿命参数。结果表明:(1)~5I_7级寿命较长,为0.28 ms,适合作为上转换中间能级;(2)~5I_6→~5I_8能级的跃迁分支比为90.90%,可用于产生1 167 nm的激光。在980 nm红外激光的激发下,Ho~(3+)/Yb~(3+)共掺杂的玻璃陶瓷具有强绿色(550 nm)上转换荧光和较强红色(650 nm)上转换荧光,绿光和红光分别对应~5S_2,~5F_4→~5I_8和~5F_5→~5I_8的能级跃迁。根据上转换发射功率与980 nm LD激光器功率的关系估算出跃迁过程吸收光子数目分别为2.16和2.18,由此确定出该跃迁过程为双光子吸收过程。结果表明,玻璃陶瓷在绿色上转换发光材料中具有潜在的应用价值。(本文来源于《发光学报》期刊2019年07期）
刘雪[2]（2019）在《808nm红外光响应氧化物上转换发光材料及其荧光增强研究》一文中研究指出稀土掺杂上转换发光材料在显示防伪、温度传感、生物医药等领域具有广泛的应用前景。然而,传统的980 nm激发光与水分子的吸收峰相重迭,水分子对激发光能量的吸收造成的能量损失和产热影响限制了上转换材料在生物医药等水含量丰富环境中的应用。此外,较低的光转换效率也限制着上转换材料的生产发展。因而,本文选用了水分子吸收截面小的808 nm激光作为激发源,在上转换发光材料的生物医药和光学温度传感应用背景下,选取稳定性好且声子能量相对较低的氧化物材料MIn_2O_4(M=Ca,Sr,Ba)、Lu_2O_3、SrTiO_3为基质,Nd~(3+)、Yb~(3+)为敏化剂,Er~(3+)为激活剂,以提高样品的光转换效率为目的,通过液相合成技术制备了一系列发光性能良好的上转换微纳米材料。从基质材料选择着手,通过敏化剂共掺杂、调节掺杂稀土离子浓度进行了发光性能优化,阐明了掺杂稀土离子间的能量传递过程,研究了基于Er~(3+)离子热耦合能级荧光强度比的温度传感性能。通过共掺金属离子的方式实现了808 nm激发下的上转换发光增强,系统分析了发光增强的作用机理。主要研究内容如下:采用溶胶-凝胶法制备了MIn_2O_4:Nd~(3+)/Yb~(3+)/Er~(3+)(M=Ca,Sr,Ba)荧光粉。808 nm激发下,CaIn_2O_4:Nd~(3+)/Yb~(3+)/Er~(3+)样品具有位于524 nm和551 nm的绿光以及位于657 nm的红光上转换发射。通过改变敏化剂掺杂浓度,优化了样品发光性能并实现了由绿光到橙光直至纯红光的可调发光。利用荧光寿命测试证明了Nd~(3+)→Yb~(3+)→Er~(3+)的能量传递过程。利用Er~(3+)离子两个热耦合能级~2H_(11/2)和~4S_(3/2)通过荧光强度比技术研究了样品在290~490 K温度范围内的光学测温性能。样品的测温灵敏度始终遵循S_A(BaIn_2O_4)>S_A(CaIn_2O_4)>S_A(SrIn_2O_4)的变化规律。通过分析样品的晶格结构、M~(2+)离子所处的格位对称性以及M-O键的特征(包括:键长、配位数、共价性,等)对样品的温传性能差异进行了深入分析,结果表明:RE~(3+)离子掺杂进入键共价性大或化学键长、配位数多的基质格位更趋向于带来优异的光学测温性能。以尿素为沉淀剂,通过共沉淀法制备了不同尺寸的Lu_2O_3:Nd~(3+)/Yb~(3+)/Er~(3+)和Lu_2O_3:Nd~(3+)/Yb~(3+)/Er~(3+)/Li~+纳米球。808 nm激发下获得了分别位于521 nm和564 nm处的上转换绿光和位于660 nm处的红光发射,优化了Nd~(3+)、Yb~(3+)离子的掺杂浓度,并通过共掺Li~+离子进一步实现了样品的颗粒尺寸和发光性能(包括:发光绿红比和发光强度)调控。结果表明:低掺杂浓度下Li~+离子取代Lu~(3+)离子格位由于电荷补偿作用产生的氧空位和高掺杂浓度下Li~+离子填隙占据带来的晶格膨胀造成了纳米球尺寸生长,同时降低的样品比表面积减少了表面吸附的猝灭基团(CO_3~(2+)、OH~-)并带来了增大的发光绿红比和发光强度。系统分析了Li~+掺杂后,Nd~(3+)/Yb~(3+)/Er~(3+)离子间的能量传递效率变化以及发光中心离子周围局域晶体场对称性变化对发光增强的贡献,结果表明:Li~+离子在晶格中的取代占据方式可以有效促进Nd~(3+)→Yb~(3+)→Er~(3+)的能量传递同时降低稀土离子所处格位的局域晶体场对称性,最终也可以提高样品的发光性能。进一步推断出Li~+离子在晶格中的取代掺杂相比于填隙占据更有利于实现发光增强。运用水热法合成了一系列SrTiO_3:Er~(3+)/Zn~(2+)钙钛矿结构上转换荧光粉。优化了Er~(3+)、Zn~(2+)以及Yb~(3+)和Nd~(3+)离子的掺杂浓度,分析了Er~(3+)单掺样品在808 nm激发下的上转换发光机理。放大的XRD图谱表明:低浓度Zn~(2+)离子掺杂时,其主要以取代Sr~(2+)离子格位的方式存在于基质晶格。Zn~(2+)离子的引入使SrTiO_3:Er~(3+)荧光粉的绿光和红光发射分别增强了6.3和3倍。利用近红外区荧光衰减曲线和Eu~(3+)离子的荧光探针作用对Zn~(2+)离子引起的发光增强机理进行了探究,结果表明:低的Zn~(2+)离子掺杂浓度下,材料对激发光吸收的增强以及Er~(3+)离子周围局域晶体场对称性的降低可能是发光增强的主要原因。(本文来源于《西北大学》期刊2019-06-01）
黄慧宁[3]（2019）在《稀土掺杂氧化物半导体的上转换、光催化及协同性能研究》一文中研究指出随着我国经济的不断增长和能源消耗的日益增多,能源短缺和环境污染已经成为制约我国经济进一步发展的两大难题。开发新型清洁能源和治理环境污染成为科学研究的重点和热点。在众多新型清洁能源中,太阳能是一种具有应用潜力的清洁可再生能源。而光催化技术能够有效利用太阳能,并将太阳能转化为化学能,是解决未来能源和环境问题最具潜力的解决方案之一。然而,目前光催化效率依然较低,成为制约其发展及实际应用的最主要问题。光催化效率主要由光催化材料的光吸收范围和载流子分离效率这两个因素决定。因此,进一步拓展光催化材料的光吸收范围和提高载流子分离效率,是提高光催化效率、推动光催化技术发展及其应用的关键。目前,光催化材料通常仅能吸收紫外光和部分可见光,而占太阳光谱能量50%以上的红外光却得不到有效的利用。上转换材料可以将红外光转换成能量更高的紫外光和可见光,进而可以被半导体吸收,是拓展利用红外光进行光催化的一种重要的手段。然而,目前上转换光催化材料的红外光催化效率普遍较低,极大地限制了红外光催化材料的发展。因此,为进一步提高上转换光催化材料的红外光催化活性,设计制备新型高效的上转换光催化材料具有重要的意义。在本论文中,从上转换发光材料入手,通过研究上转换发光过程与机理,进一步提高上转换发光效率,并结合半导体光催化材料的设计理论和微结构调控方法,探索制备了几种高效铋基上转换光催化功能复合材料,在同一种材料中同时实现了上转换和光催化的功能复合,不仅进一步提高了其红外光催化活性,同时为进一步拓展上转换光催化在生物标记和光动力学方面的应用提供了新的制备方法和材料体系。本论文在第一章中介绍并分析了半导体的基本原理和研究目标、稀土上转换发光的基本原理和研究进展、上转换光催化的设计和当前存在的问题,并在早期研究的基础上,提出了自己的思路。本论文工作共分为如下五个部分:在第二章中,采用宽禁带半导体LaNbO4作为基质掺杂敏化剂Yb3+离子和激活剂Er3+/Ho3+/Tm3+离子,对不同激活剂离子的上转换发光性质进行了详尽的探索。在980 nm激发下,LaNbO4:Yb3+,Er3+的主要发光峰分别位于525,550,650 nm的位置,分别对应着两个绿色发光峰和一个红色发光峰,对应的激发能量约为2.3,2.2,1.9 eV;LaNbO4:Yb3+,Ho3+的主要发光峰分别位于550,650,750 nm的位置,分别对应着一个绿色发光峰和两个红色发光峰,对应的激发能量约为2.2,1.9,1.6 eV;LaNbO4:Yb3+,Tm3+的主要发光峰分别位于475,650 nm的位置,分别对应着一个蓝色发光峰和一个红色发光峰,对应的激发能量约为2.6,1.9 eV。这为下一步选择合适的窄带隙半导体和掺杂的稀土元素奠定了基础。在第叁章中,NaYF4:Yb3+,Tm3+@NaYF4:Yb3+,Nd3+@TiO2纳米颗粒通过溶剂热法制备并详细研究了其红外光催化活性。构筑了核@壳结构和Nd3+→Yb3+→Tm3+能量传输通道,提高了上转换发光效率。同时,Nd3+离子极大地拓展了材料可见光和红外光的吸收范围,最终实现了紫外-可见-近红外光响应的高效的上转换光催化活性,并能促进在其他领域的实际应用。在第四章中,通过使用窄带隙氧化物BiV04作为基质进行敏化剂Yb3+离子和激活剂Tm3+离子掺杂,在近红外光照射下产生强烈的单红光发射和红外光催化效应。这种设计是基于BiVO4半导体带隙宽度和激活剂Tm3+离子上转换发光位置的匹配。另外,Bi3+(1.08A)离子半径与Tm3+(0.869 A)和Yb3+(0.858 A)的离子半径相近,使得稀土可以对BiVO4材料进行有效的掺杂。在样品BiVO4:Yb3+,Tm3+中,虽然BiVO4本身不能响应红外光,但在BiVO4:Yb3+,Tm3+中,由激活剂Tm3+发出的蓝色和其他更高能量的发射光被基质BiVO4吸收并产生电子空穴对,使BiVO4:Yb3+,Tm3+在近红外光照下具有光催化的作用,其未被吸收的部分以红光的形式被发射出来。因此,利用半导体氧化物作为稀土离子的基质,在近红外光照下,可以实现单红色上转换发光和光催化活性,这一结论对开发出新型的单红色上转换发光和红外光催化材料具有重要的指导意义。在第五章中,采用窄带隙氧化物半导体Bi20TiO32作为基质掺杂Yb3+和Er3+离子,在近红外光照射下产生强烈的单红光发射和高效的光催化活性。因为Er3+离子主要的上转换发光峰位于550和660 nm,而位于550 nm的上转换强绿色发光恰好可以被Bi20TiO32有效吸收,从而产生电子-空穴对,使其在近红外光照射下表现出良好的光催化活性并产生强烈的单红光发射。同时,Yb3+和Er3+离子的掺杂可以使比表面积增大一倍,提供更多的活性位点来提高光催化效率。研究表明,经过Yb3+和Er3+掺杂的窄带隙半导体氧化物可以作为有效的紫外-可见-近红外响应光催化材料。在第六章中,将Yb3+、Er3+或者Tm3+离子掺杂到Bi2O3晶格中,可以通过增加掺杂浓度来诱导Bi2O3从α相到β相再到δ相的连续相变。基于此,合成了α-,β-和δ-Bi2O3叁个纯相和α-/β-Bi2O3和β-/δ-Bi2O3两个异相结。同时,在红外光的激发下,敏化剂Yb3+可以吸收近红外光并将能量传递给激活剂Er3+或者Tm3+生成紫外-可见上转换发光,被窄带隙Bi2O3吸收。因此,制备的Yb3+,Er3+和Tm3+共掺杂的α-/β-Bi2O3和β-/δ-Bi2O3异相结,可以同时实现强烈的单红光发射、高效的载流子分离、红外光催化,并最终得到了具有紫外-可见-近红外光响应的高效的催化材料。在第七章中,对本论文的研究内容进行了全面的总结,提出并分析了当前工作中存在的不足,同时对未来的研究工作进行了展望。总之,探索具有红外光响应的高效上转换光催化材料对进一步提高太阳能利用效率,推动光催化技术的发展及其应用具有重要意义。在本论文中,通过研究上转换发光机理和基质材料,进一步提高了上转换光催化效率,同时探索了几种能够作为上转换发光机制的铋基光催化材料,在进一步提高上转换光催化活性的同时,实现了上转换和光催化的功能复合,这对推动具有上转换光催化材料的发展具有重要意义,并在上转换生物标记和光动力学治疗方面的实际应用具有重要的价值。(本文来源于《山东大学》期刊2019-05-29）
赵小奇[4]（2018）在《稀土掺杂氧化物上转换微/纳米晶的可控合成及光谱调控》一文中研究指出稀土掺杂的上转换发光材料,由于具有大的反斯托克斯位移,长的发光寿命,以及良好的物理化学稳定性等诸多优异特性,在显示、防伪以及生物医学等领域表现出巨大的应用前景。由于叁价稀土离子具有丰富的阶梯状f电子能级,使得上转换发光过程中存在多种的能量传递模式和跃迁过程,其光谱范围可以从紫外区延伸到近红外区,通过选择性地布居或猝灭某些特定的激发态能级,可以实现上转换发光颜色和强度的精确调控。相比于目前研究最为广泛的氟化物上转换发光体系,稀土掺杂氧化物上转换材料具有化学热稳定性好,生物毒性较低等优点。而且,随着近年来纳米技术的发展,稀土掺杂氧化物发光材料的研究逐渐由传统的块体荧光粉向微纳发光材料转变,以实现其在生物医学以及其他高新技术领域的应用。本文以Gd2O3,Y2O3,CeO2,Bi2O3为基质材料,Er3+,Ho3+,Tm3+为激活剂离子,采用尿素共沉淀法合成了一系列具有特殊形貌和优异发光性质的上转换微/纳米发光材料。本文的主要研究内容包括四个部分:在第叁章第一节中,合成了 RE2O3:Yb3+/Er3+(RE = Gd,Y)上转换发光纳米球及纳米花。研究发现:纳米花的形成来源于纳米球前驱物的自组装过程,通过调节Yb3+的掺杂浓度,实现了从黄绿光到纯红光的上转换发光颜色调节。相比于纳米球样品,具有较大比表面积的Gd2O3:Yb3+/Er3+纳米花样品表现为更有效的表面猝灭效应,因而上转换红绿比更大。在第二节中,合成了具有花状结构的Gd2O3:Yb3+/Ln3+(Ln = Er,Ho,Tm)红绿蓝叁基色发射的上转换荧光粉。通过调节掺杂浓度,煅烧温度,980 nm激发功率以及激发脉冲宽度进一步对Gd2O3:Yb3+/Ln3+(Ln = Er,Ho,Tm)的上转换发光色纯度进行了优化。此外,我们进一步探讨了所合成的叁基色上转换荧光粉在指纹识别以及多色打印方面的应用。在第四章中,重点研究了交叉弛豫和激发脉冲宽度对上转换发光的影响。第一节中,以Gd2O3:Ln3+/Er3+(Ln = Tm,Ho)为研究对象,研究了Tm3+-Er3+,Ho3+-Er3+,以及Er3+-Er3+间的交叉弛豫过程以及激光激发脉冲宽度对Er3+上转换发光颜色的影响。研究发现:通过调节Tm3+-Er3+ Ho3+-Er3+以及Er3+-Er3+交叉弛豫过程的发生概率以及980 nm激发脉冲宽度,可以有效地促进Er3+的上转换绿光到红光的转变。在第二节中,以Yb3+/Ho3+/Ce3+叁掺Gd203体系为主体,研究了 Ho3+-Ce3+间的交叉弛豫过程以及激光激发脉冲宽度对Ho3+上转换发光颜色的影响。研究发现:增加Ce3+的掺杂浓度和增大980nm激发脉冲宽度,都可以有效地实现Ho3+的上转换发光红绿比的升高。在第五章第一节中,合成了 CeO2:Yb3+/Er3+上转换纳米球和纳米花,研究发现:纳米花的形成来源于纳米球前驱物的自组装过程,升高合成温度和增加尿素用量都会促进纳米球到纳米花的转变过程。增加Yb3+掺杂浓度,减小纳米球尺寸,纳米球到纳米花的形貌转变也会引起上转换红绿比的升高。第二节中,合成了具有局部空心的核壳结构的CeO2:Yb3+/Tm3+纳米球,这种核壳纳米球由大量的单晶纳米颗粒聚集而成。随着Yb3+掺杂浓度的增加,Tm3+→Yb3+的能量回传概率增加,导致来源于3H4和1G4能级的发光在整个上转换光谱中所占的比例下降。此外,研究发现:CeO2:18%Yb3+/1%Tm3+在980nm激光照射下具有一定的光热杀菌效果,而且在生物组织成像方面具有一定的潜在应用。在第六章第一节中,合成了具有纳米花状形貌的Bi2O3:Yb3+/Er3+样品。研究发现:Bi2O3空白样以及Bi2O3:Yb3+/Er3+系列样品存在叁种晶相结构,分别是单斜相,四方相和立方相,升高煅烧温度可以促进Bi2O3空白样从四方相转变为单斜相;而对于Yb3+/Er3+共掺Bi2O3样品,升高煅烧温度以及增加Yb3+掺杂浓度均可促进四方相到立方相的转变。这种相变发生的根本原因在于:不同掺杂条件下,Bi2O3的叁种结晶相之间的相变温度以及各个结晶相的稳定性各不相同。980nm激发下,由于Bi2O3基质对Er3+的绿光发射存在再吸收现象,Bi2O3:x%Yb3+/2%Er3 均表现为红光上转换发射。而且,立方相样品的发光强度高于四方相样品的发光强度。在第二节中,合成了具有纳米花状形貌的Bi2O3:Yb3+/Tm3+样品,研究发现:Bi2O3空白样为单斜相结构,而Bi2O3:Yb3+/Tm3+样品为四方相和立方相结构,980 nm激发下,Bi2O3:Yb3+/Tm3+表现为深红光-近红外光上转换发射。随着Yb3+掺杂浓度的增加,Tm3+到Yb3+能量回传的发生概率增加,导致I795/1693比值降低。(本文来源于《西北大学》期刊2018-06-01）
张颖[5]（2018）在《氧化物基上转换发光材料的制备及其温度传感性能研究》一文中研究指出温度测量与科学研究、工业生产以及人类日常生活有着密切关联。各类温度传感器被广泛应用于各个领域,比如日常生活中用到的玻璃温度计,工业生产中用到的压力式、半导体式及热电偶测温计等。这类温度计需要接触被测物体工作,被称为接触式温度计。非接触式温度传感器主要是光测高温计,包括红外测温仪、全辐射高温计、光电比色高温计等。但是,这类温度计容易受到被测物体的发射率、测量距离、烟尘和水气等外界因素的影响而产生的测量误差。基于荧光强度比(FIR)技术的光学温度传感器作为一类新型非接触式温度传感器对测量条件依赖较小,不受荧光损失、激发光源强度的波动,以及发光中心数量和分布等条件的限制,受到研究人员的极大关注。稀土掺杂上转换发光材料是目前研究最多的光学温度传感材料,稀土离子具有丰富的能级结构,其中有些能级可构成热耦合能级,从而可以利用热耦合能级辐射出的荧光来实现FIR技术测温。本论文的工作主要围绕稀土Er~(3+)单掺杂或Er~(3+)/Yb~(3+)共掺杂铁电材料和钨酸盐体系材料的上转换发光性能及其光学温度传感性能展开研究,共分叁部分内容。第一部分为稀土Er~(3+)单掺或Er~(3+)/Yb~(3+)共掺Bi_3Ti_(1.5)WO_9(BTW)体系的上转换发光和基于荧光强度比技术的温度传感特性研究,以及A、B位取代对基质材料电学性能的影响;第二部分为稀土掺杂xLiNbO_3-(1-x)(K,Na)NbO_3(x LN-(1-x)KNN)多功能铁电陶瓷的上转换发光和温度传感性能,以及极化时间对上转换发光性能的影响;第叁部分基于材料设计思路制备了不同钨酸盐复相和新的钨酸盐材料,讨论稀土Er~(3+)单掺或Er~(3+)/Yb~(3+)共掺此类钨酸盐材料的上转换发光和温度传感性能。主要研究工作及成果如下:(1)对Bi_3Ti_(1.5)W_(0.5)O_9铁电陶瓷进行稀土Er~(3+)离子单掺,发现通过改变Er~(3+)离子的掺杂浓度,可以实现上转换发光由绿光向黄光的调节,并且掺杂少量的Er~(3+)离子可以提高材料的电学性能和光学性能。对Bi_3Ti_(1.5)W_(0.5)O_9铁电陶瓷进行稀土Er~(3+)/Yb~(3+)离子共掺,材料在980nm激光激发下发射出明亮的绿光,并且Yb~(3+)离子引入后,BTW陶瓷的温度传感灵敏度提高了33%。在Er~(3+)/Yb~(3+)共掺的基础上,引入La~(3+)离子A位取代Bi~(3+)增强了材料的铁电性能和介电性能并降低居里温度。此外,在Er~(3+)/Yb~(3+)共掺的基础上,引入适量的Nb~(5+)离子取代BTW陶瓷的B位Ti~(4+)、W~(6+)离子,当Nb~(5+)离子浓度为4mol%时,铁电性能最优,极化强度取得最大值为17.7μC/cm~2,对应的矫顽场最小,约为147.5kV/cm。(2)通过传统的固相反应法制备了Er~(3+)掺杂和Er~(3+)/Yb~(3+)共掺杂的xLiNbO_3-(1-x)(K,Na)NbO_3(x LN-(1-x)KNN)复相铁电陶瓷,发现极化状态能够调控上转换发光强度。在2 kV/mm极化电场下,增加极化时间可以提高上转换发光强度。对该样品引入3mol%的Yb~(3+)离子,上转换发光和温度传感性能均有显着提高。在更宽的温度范围内(83K-663K)得到的温度传感灵敏度提高了131%。(3)基于材料设计的想法,制备几种不同基质的钨酸盐复相材料,包括钨酸锶(SWO)类材料、钨酸镧钙(La_(2x)Ca_(3(1-x))(WO_4)_3)类材料和钨酸钾钇(xKYW-(1-x)KW)类材料。在Er~(3+)掺杂钨酸锶复相材料中,根据对样品的成分分析,材料的结构分为SWOE-0.2和SWOE-0.25,SWOE-0.333和SWOE-0.4,SWOE-0.5和SWOE-0.6共3类,上转换发光特征也表现为3类。在这6种基质材料中SWOE-0.6的灵敏度最高,即在83K-563K的范围内,在523K处取得最高灵敏度0.01275K~(-1)。研究稀土Er~(3+)/Yb~(3+)掺杂钨酸镧钙类复相材料,发现以复相材料为基质的上转换发光强度远远超过纯相CaWO_4和La_2(WO_4)_3基质材料的发光强度。在较宽温度范围内,复相钨酸盐发光材料依旧保持较高温度传感性能。研究稀土Er~(3+)/Yb~(3+)掺杂的钨酸钾钇复相材料,发现复相材料的上转换材料发光强度远远高于纯相材料的发光强度,x=0.6时材料的上转换发光性能最佳,并且在非常宽的测量温度范围(83K到663K)内灵敏度很高,最高灵敏度为0.0147K~(-1)。(本文来源于《中国科学院大学(中国科学院上海硅酸盐研究所)》期刊2018-06-01）
酒俊霞[6]（2018）在《氧化物基近红外上转换纳米余辉材料可控合成及发光性质》一文中研究指出纳米上转换发光材料可以将低频率的光子转化为高频率的光子,常常发出位于可见光或近红外光区的光,近年来引起了人们越来越多人的关注。而长余辉发光材料则是激发光源停止或移去后,能持续发光数分钟或数小时的一种储能材料。将其二者各自独特的光学性质有效的结合的多功能复合纳米上转换近红外长余辉材料近年来得到越来越多人的青睐,在很多领域都有潜在的应用价值,尤其是在生物医学成像和医学诊断方面。采用两相溶剂热法(ST)合成了镧系元素掺杂的Sc_2O_3:Yb~(3+),Er~(3+)上转换发光纳米材料,并在980 nm光的激发下,观察到红光增强的现象。与传统的的高温固相法(SS)合成的Yb~(3+),Er~(3+)共掺杂的Sc_2O_3上转换体材料在相同的烧结温度(700oC)下相比,合成的Yb~(3+),Er~(3+)共掺杂的Sc_2O_3上转换纳米晶的绿光和红光分别增强19.7,23.4倍。用两相溶剂热法合成了的Yb~(3+),Er~(3+)共掺杂的Sc_2O_3纳米材料经过700oC,2h的退火之后与高温固相法1600oC,6 h的烧结之后获得Yb~(3+),Er~(3+)共掺杂的Sc_2O_3上转换体材料相比,相对红光增强6.6倍。通过分析掺杂Yb~(3+)的光谱、功率依赖和寿命曲线,我们发现Sc_2O_3:Yb~(3+),Er~(3+)上转换纳米材料Er~(3+):~4F_(9/2)能级的红光发射电子布局可能有叁个途径:a、激发态吸收(ESA),b、两步能量转移(ET),c、Er~(3+)的~2H_(11/2),~4S_(3/2)的能级通过交叉弛豫(CR)与反能量转移(CRB)的非多光子弛豫机理。在Sc_2O_3:Yb~(3+),Er~(3+)上转换纳米材料中Er~(3+):~2H1_(1/2),~4S_(3/2)的绿光发射是叁光子过程,可描述为:Yb~(3+):~2F_(5/2)+Er~(3+):~4F_(9/2)→Yb~(3+):~2F_(7/2)+Er~(3+):~2H_(9/2)。结果表明,两相溶剂热法合成的Sc_2O_3:Yb~(3+),Er~(3+)可以作为一个高效的红光上转换纳米荧光粉;两相溶剂热合成的Sc_2O_3是一个合适的上转换基质。采用油酸和甲苯辅助的两相法合成了平均粒径为2 nm的稀土离子共掺杂的ZnGa_2O_4:Cr~(3+),Yb~(3+),Er~(3+)上转换近红外长余辉纳米荧光粉(UCPLNPs)。利用XRD、TEM及光致光谱分别对其微结构、形貌、上转换荧光和余辉性能进行了研究。合成的粉末可被紫外光(254 nm)和980 nm近红外光有效激发,可观察到来自于Cr~(3+):~2E→~4A_2的电子跃迁,峰值位于696 nm近红外光及来自Er~(3+):~4F_(9/2)→~4I_(15/2)跃迁在630-700 nm范围的红光发射,关闭光源后被测样品可再被紫外光(254 nm)、红光(650 nm)和980 nm光再激励,获得在696 nm处近红外余辉发射。同时研究了不同Yb~(3+)掺杂浓度下的上转换和余辉发射规律,浓度为10mol%时,余辉衰减速率最慢其原因是Yb~(3+)的掺杂产生了更多的陷阱中。同时研究了余辉发光机理和上转换发光机理,揭示了余辉时间增长和多模式激励的光物理机制。(本文来源于《长春工业大学》期刊2018-06-01）
苟结[7]（2018）在《多元氧化物体系稀土上转换材料的制备与性能研究》一文中研究指出氧化物体系上转换材料具有优异的物化及热稳定性能,能够满足一些特殊条件,如高温、湿热和腐蚀性环境条件下材料应用的要求。本论文选取具有相对较低声子能量的氧化物晶体:Gd_3Al_5O_(12)(GAG),Re_2TeO_6(Re=La,Gd,Lu)作为基质材料,采用不同的制备方法,合成了一系列Yb~(3+),Ho~(3+)、Yb~(3+),Tm~(3+),Ho~(3+)以及Yb~(3+),Er~(3+)掺杂的,具有良好上转换发光性能的荧光粉体材料。研究了不同制备工艺参数对材料的物相结构和形貌的影响。通过改变稀土离子掺杂浓度,探索性调控了材料的上转换发光性能,并对相关的上转换能量传递机制进行了详细分析。具体研究内容包括以下几方面:(1)探索材料的可控合成条件。包括:(1)采用溶胶-凝胶法合成了GAG:Yb~(3+),Ho~(3+)石榴石结构纳米粉晶,研究了不同干燥方式、煅烧温度、溶液pH值对材料结晶度、形貌和尺寸的影响,发现GAG石榴石晶体相的形成在固相反应过程中经历了中间过渡相H-GAP的转变,通过掺杂Yb~(3+)/Ho~(3+)增强了GAG石榴石结构晶相的高温结构稳定性;(2)采用高温固相法合成了Re_2TeO_6:Yb~(3+),Tm~(3+),Ho~(3+)粉体,研究了烧结温度对生成物相纯度的影响,获得了固相合成稀土碲酸盐上转换荧光粉体的最低烧结温度;(3)采用水热法合成了Lu_2TeO_6:Yb~(3+),Er~(3+)纳米晶,研究了不同水热制备条件,后期煅烧温度对生成物相的影响,发现Lu_2TeO_6晶相的生成也需经历中间相转变,探索了目标纳米晶的最低成相烧结温度。(2)开展相关材料的结构精修。基于Rietveld方法,分别对稀土掺杂的GAG和Lu_2TeO_6进行了结构精修。实验搜集了相关材料的高分辨晶体XRD衍射图谱,利用FullProf软件精修得到了晶体结构的相关参数,分析了稀土离子所处格位的局部对称性及离子间距等与稀土发光性能相关的结构因素。(3)改变掺杂离子浓度调节上转换发光性能。包括:(1)在GAG中,通过掺入10%的Yb~(3+)离子掺杂稳定GAG晶体结构,并以10%:1%的Yb~(3+),Ho~(3+)浓度进行掺杂,在近红外980 nm光激发下,获得明亮黄绿光。(2)在Re_2TeO_6晶体中通过改变Tm~(3+)离子浓度实现可调节白光输出。特别地,在Lu_2TeO_6晶体中,研究了Yb~(3+)离子浓度对上转换发光强度的影响,通过优化Yb~(3+)离子浓度获得了最佳上转换发光性能。(4)分析上转换能量传递机制。基于上转换发光强度对激发功率的依赖关系,讨论了不同稀土掺杂体系中可能的上转换能量传递机制。特别地,在Re_2TeO_6体系中,基于蓝光与红绿光不同的能量传递机制,通过改变激发功率可实现对上转换发光光色的调节。(5)研究Lu_2TeO_6:Yb~(3+),Er~(3+)纳米晶的光温传感特性。在近红外光激发下,研究了Er~(3+)离子的~2H_(11/2)和~4S_(3/2)两个热耦合能级上转换绿光发射强度随温度的变化。基于FIR技术,利用Lu_2TeO_6:Yb~(3+),Er~(3+)纳米晶有望实现高灵敏度的荧光测温,在T=623K时获得最大灵敏度S=0.0103K~(-1)。本论文研究获得的上转换材料在照明、显示及荧光测温等领域具有潜在的应用价值,研究结果也为揭示稀土激活氧化物体系上转换材料的构-效关系及探索新型稀土上转换材料及应用提供了参考。(本文来源于《西南大学》期刊2018-04-08）
吴金磊[8]（2017）在《高效Ag/ZnO纳米线阵列/稀土掺杂氧化物复合薄膜上转换发光性质与应用研究》一文中研究指出稀土离子掺杂上转换发光材料在光电子器件、新型光源、光学传感、细胞成像及疾病诊断等方面具有广泛的应用前景,已成为人们关注的焦点。氧化物基质材料透光性好,热稳定性、机械稳定性和化学稳定性高,可以承受一些恶劣环境的极端状况。然而,大多数氧化物都具有相对较高的声子能量,导致以氧化物为基质的稀土掺杂上转换发光材料效率较低。为此,探索了一种具有较低声子能量和较高发光效率的新型氧化物基质材料,通过电磁场增强将其上转换发光强度进一步提高了约两个量级,并对其在温度传感、染料浓度探测和光电转换等方面的应用做了初步探索。取得的主要成果如下:(1)通过共沉淀法制备了 Er~(3+)掺杂YbMoO_4发光材料。实验结果表明pH值和烧结温度对基质材料相结构有很大影响,当pH值为7烧结温度为773 K时,反应物中的Mo~(6+)全部热还原到低价态Mo~(5+),得到纯四方相YbMoO_4。在980和325 nm激光激发下,获得了分别对应于Er~(3+)的~2H~(11/2)/~4S~(3/2)→~4I~(15/2)和~4F~(9/2)→~4I~(15/2)跃迁的绿色和红色上转换和下转换发光,当Er、Yb浓度比为1:10时,上转换发光强度最大;研究了其上转换发光的温度特性,用热猝灭理论进行了合理解释,并建立了基于绿色上转换发光的荧光强度比与温度之间的依赖关系。(2)采用磁控溅射法、水热法和旋涂法制备了 Ag/ZnO纳米线阵列/稀土掺杂YbMoO_4叁层结构复合薄膜。实验结果表明复合薄膜中Ag、ZnO纳米线阵列和稀土掺杂YbMoO_4叁层结构独立存在,探讨了在980 nm激光激发下复合薄膜上转换发光与功率密度的依赖关系,优化了 ZnO纳米线长度,实现了相对于单层发光薄膜最高两个数量级的上转换发光增强。模拟计算了不同ZnO纳米线间隙构型的电场分布,结果表明上转换发光增强归因于ZnO纳米线的间隙位置存在很强的局部电场分布。(3)探索了 Ag/ZnO纳米线阵列/Er~(3+)掺杂YbMoO_4复合薄膜在光电转换、温度传感和染料浓度探测等方面的应用。建立了复合薄膜绿色上转换发光强度比与温度的依赖关系,最大温度传感灵敏度约为0.01574K~(-1),高于目前基于Er~(3+)掺杂上转换发光材料的温度传感器。基于复合薄膜上转换发光和罗丹明B染料分子间的辐射能量传递过程,建立了上转换发光强度比与染料浓度的依赖关系,在0-1000ppm染料浓度范围内Er~(3+)的两个绿色上转换发光荧光强度比与染料浓度存在指数关系。测试了复合薄膜在980 nm激发下的光电流特性,相对于Ag/ZnO纳米线阵列,复合薄膜的光电流提高了约1个数量级,表明复合薄膜在光电转换方面具有一定的应用潜力。(本文来源于《大连海事大学》期刊2017-12-01）
吴中立,吴红梅,唐立丹,李煜,郭宇[9]（2017）在《Tm~(3+)/Yb~(3+)共掺氟氧化物碲酸盐玻璃的上转换发光及光学温度传感》一文中研究指出采用高温熔融淬火法成功的合成了Tm~(3+)/Yb~(3+)共掺杂的含有不同浓度Tm~(3+)的氟氧化物碲酸盐玻璃.测量了样品的吸收光谱,结果表明Yb~(3+)和Tm~(3+)成功掺入到玻璃基质中.在980nm激发下,样品在801nm(3H4→3H6)发射最强,在476nm(1G4→3H6)和651nm(1G4→3F4)发射较弱;分析了上转换发光强度与Tm~(3+)浓度依赖关系,确定了上转换发光的最佳掺杂浓度为0.1%Tm2O3;探讨Tm~(3+)的上转换发光机理和Tm~(3+)的浓度猝灭机理,结果表明在980nm激发下Tm~(3+)获得的能量主要来自于Yb~(3+)→Tm~(3+)的量传递,Tm~(3+)的浓度猝灭机理为Tm~(3+)-Tm~(3+)之间的交叉弛豫导致的无辐射能量传递,根据能量匹配的原则,给出可能的交叉弛豫通道.此外,在980nm激发以3F2,3和3H4作为热耦合能级研究分析了Tm~(3+)在氟氧化物碲酸盐玻璃中的温度传感性能,结果表明灵敏度随温度的升高而升高,说明Tm~(3+)掺杂的氟氧化物碲酸盐玻璃可以作为光纤传感材料,且在高温灵敏度更佳.(本文来源于《光子学报》期刊2017年09期）
韩亚洲[10]（2017）在《稀土掺杂氧化物反蛋白石光子晶体的制备及其上转换发光性能》一文中研究指出光子晶体作为一种纳米尺度的材料,自从其被提出以来这种有序的具有孔洞结构的周期性材料就备受关注。光子晶体具有光子带隙和光子局域等特性,可以调制材料的发光性能,在光催化、太阳能、检测、激光、显示等方面具有巨大的应用潜力。本文以溶胶-凝胶法制备了稀土掺杂的Bi2WO6纳米粉和Ba TiO3反蛋白石光子晶体,并对其上转换发光性能进行了研究,具体如下:(1)以柠檬酸(CA)和乙二胺四乙酸(EDTA)作为螯合剂,采用溶胶-凝胶法制备Bi2WO6:Yb3+,Tm3+前驱体溶胶,通过调节螯合剂的用量得到当Bi2WO6:EDTA:CA=1mol:2mol:0mol时能够获得流动性较好的前驱体溶胶,并且经过450℃,4h烧结能够制得纯相的钨酸铋纳米粉。制备了Yb3+,Tm3+掺杂比例分别为4%:1%、6%:1%、8%:1%、10%:1%的Bi2WO6:Yb3+,Tm3+纳米粉。在980nm红外光激发下得到455nm、480nm、656nm和686nm上转换发光,对比发现:当Yb3+,Tm3+的掺杂浓度为Yb3+:Tm3+=6%:1%时,Bi2WO6:Yb3+,Tm3+纳米粉的发光最强,并对其上转换发光机制进行了研究,分别对应1D2→3F4(455nm)、1G4→3H6(480nm)、1G4→3F4(656nm)以及3F2→3H6(686nm)能级跃迁过程。(2)采用流速可控垂直沉积自组装(FCVD)法制备叁维聚苯乙烯(PS)蛋白石光子晶体,溶胶-凝胶方法制备BaTiO3:Yb3+,Er3+,Tm3+前驱体溶胶,通过旋涂法将BaTiO3:Yb3+,Er3+,Tm3+前驱体溶胶填充到PS蛋白石光子晶体的空隙中,室温陈化24h后进行高温煅烧以去除PS微球,最后得到带隙分别位于470nm和635nm的纯相的BaTiO3:Yb3+,Er3+,Tm3+反蛋白石光子晶体(IOPC),分别标记为IOPC1和IOPC2。采用980nm激光激发样品,Tm3+发出480nm的光,Er3+发出525nm、550nm和660nm的光。比较反蛋白石样品与无序样品发现:在IOPC1中,480nm的蓝光自发辐射与光子带隙重迭,蓝光发射受到了抑制,而525nm、550nm的绿光得到了增强。激发过程的研究表明:由于光子带隙对自发辐射的抑制作用,蓝光480nm(Tm3+:1G4→3H6)减弱,进而导致能量逆传递(EBT)过程:1G4(Tm3+)+4I15/2(Er3+)→3F4(Tm3+)+4F9/2(Er3+)增强,随后通过交叉驰豫(CR)过程:24F9/2→4I11/2+2H11/2/4S3/2+声子能量导致Er3+在能级2H11/2和4S3/2的布居增多,525nm和552nm的绿光发射增强。在光子带隙为635nm的IOPC2中,660nm自发辐射与光子带隙部分重迭,抑制了660nm的上转换发光,能量传递(ET):4F9/2(Er3+)+3F4(Tm3+)→4I15/2(Er3+)+1G4(Tm3+)就会增强,进而1G4的布居增多,480nm发光增强,同时,CR:4F9/2+4I13/2→4S3/2+4I15/2+声子能量也会增强,Er3+在能级4S3/2的布居增多,552nm的绿光发射增强。(本文来源于《辽宁大学》期刊2017-04-01）
上转换氟氧化物论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
稀土掺杂上转换发光材料在显示防伪、温度传感、生物医药等领域具有广泛的应用前景。然而,传统的980 nm激发光与水分子的吸收峰相重迭,水分子对激发光能量的吸收造成的能量损失和产热影响限制了上转换材料在生物医药等水含量丰富环境中的应用。此外,较低的光转换效率也限制着上转换材料的生产发展。因而,本文选用了水分子吸收截面小的808 nm激光作为激发源,在上转换发光材料的生物医药和光学温度传感应用背景下,选取稳定性好且声子能量相对较低的氧化物材料MIn_2O_4(M=Ca,Sr,Ba)、Lu_2O_3、SrTiO_3为基质,Nd~(3+)、Yb~(3+)为敏化剂,Er~(3+)为激活剂,以提高样品的光转换效率为目的,通过液相合成技术制备了一系列发光性能良好的上转换微纳米材料。从基质材料选择着手,通过敏化剂共掺杂、调节掺杂稀土离子浓度进行了发光性能优化,阐明了掺杂稀土离子间的能量传递过程,研究了基于Er~(3+)离子热耦合能级荧光强度比的温度传感性能。通过共掺金属离子的方式实现了808 nm激发下的上转换发光增强,系统分析了发光增强的作用机理。主要研究内容如下:采用溶胶-凝胶法制备了MIn_2O_4:Nd~(3+)/Yb~(3+)/Er~(3+)(M=Ca,Sr,Ba)荧光粉。808 nm激发下,CaIn_2O_4:Nd~(3+)/Yb~(3+)/Er~(3+)样品具有位于524 nm和551 nm的绿光以及位于657 nm的红光上转换发射。通过改变敏化剂掺杂浓度,优化了样品发光性能并实现了由绿光到橙光直至纯红光的可调发光。利用荧光寿命测试证明了Nd~(3+)→Yb~(3+)→Er~(3+)的能量传递过程。利用Er~(3+)离子两个热耦合能级~2H_(11/2)和~4S_(3/2)通过荧光强度比技术研究了样品在290~490 K温度范围内的光学测温性能。样品的测温灵敏度始终遵循S_A(BaIn_2O_4)>S_A(CaIn_2O_4)>S_A(SrIn_2O_4)的变化规律。通过分析样品的晶格结构、M~(2+)离子所处的格位对称性以及M-O键的特征(包括:键长、配位数、共价性,等)对样品的温传性能差异进行了深入分析,结果表明:RE~(3+)离子掺杂进入键共价性大或化学键长、配位数多的基质格位更趋向于带来优异的光学测温性能。以尿素为沉淀剂,通过共沉淀法制备了不同尺寸的Lu_2O_3:Nd~(3+)/Yb~(3+)/Er~(3+)和Lu_2O_3:Nd~(3+)/Yb~(3+)/Er~(3+)/Li~+纳米球。808 nm激发下获得了分别位于521 nm和564 nm处的上转换绿光和位于660 nm处的红光发射,优化了Nd~(3+)、Yb~(3+)离子的掺杂浓度,并通过共掺Li~+离子进一步实现了样品的颗粒尺寸和发光性能(包括:发光绿红比和发光强度)调控。结果表明:低掺杂浓度下Li~+离子取代Lu~(3+)离子格位由于电荷补偿作用产生的氧空位和高掺杂浓度下Li~+离子填隙占据带来的晶格膨胀造成了纳米球尺寸生长,同时降低的样品比表面积减少了表面吸附的猝灭基团(CO_3~(2+)、OH~-)并带来了增大的发光绿红比和发光强度。系统分析了Li~+掺杂后,Nd~(3+)/Yb~(3+)/Er~(3+)离子间的能量传递效率变化以及发光中心离子周围局域晶体场对称性变化对发光增强的贡献,结果表明:Li~+离子在晶格中的取代占据方式可以有效促进Nd~(3+)→Yb~(3+)→Er~(3+)的能量传递同时降低稀土离子所处格位的局域晶体场对称性,最终也可以提高样品的发光性能。进一步推断出Li~+离子在晶格中的取代掺杂相比于填隙占据更有利于实现发光增强。运用水热法合成了一系列SrTiO_3:Er~(3+)/Zn~(2+)钙钛矿结构上转换荧光粉。优化了Er~(3+)、Zn~(2+)以及Yb~(3+)和Nd~(3+)离子的掺杂浓度,分析了Er~(3+)单掺样品在808 nm激发下的上转换发光机理。放大的XRD图谱表明:低浓度Zn~(2+)离子掺杂时,其主要以取代Sr~(2+)离子格位的方式存在于基质晶格。Zn~(2+)离子的引入使SrTiO_3:Er~(3+)荧光粉的绿光和红光发射分别增强了6.3和3倍。利用近红外区荧光衰减曲线和Eu~(3+)离子的荧光探针作用对Zn~(2+)离子引起的发光增强机理进行了探究,结果表明:低的Zn~(2+)离子掺杂浓度下,材料对激发光吸收的增强以及Er~(3+)离子周围局域晶体场对称性的降低可能是发光增强的主要原因。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
上转换氟氧化物论文参考文献
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