稀土离子掺杂NaYF4纳米晶体的合成及其上转换发光性质

摘要

近年来，稀土离子掺杂的上转换材料由于其在固体激光器、三维立体显示、发光器件、生物传感器及红外防伪等领域有着重要而广泛的应用而成为材料研究的热点[1-4]。上转换发光效率与材料的晶体结构、尺寸以及形貌关系密切，因此稀土掺杂氟化物上转换材料的可控合成是研究上转换发光性能的关键。
　　 采用水热法在温度200℃的条件下反应2小时，制备了Yb3+/Er3+/Gd3+共掺的NaYF4纳米颗粒。采用X射线衍射(XRD)，扫描电镜(SEM)，X射线能谱仪(EDX)，选区电子衍射(SAED)等测试手段进行表征，结果表明：通过调节掺入Gd3+的浓度，实现对NaYF4晶体尺寸，形貌和结构的调控。当Gd3+的掺杂浓度为30％时，NaYF4基质从立方相完全转变为六方相。荧光光谱测试结果表明：在520nm、542nm、668nm附近的绿、红光发射分别对应于Er3+的2H11/2→4I15/2,4S3/2→4I15/2,4I9/2→4I15/2能级之间的跃迁，且均为双光子过程。
　　 采用水热法合成了Yb3+/Tm3+/Gd3+共掺的六方相结构NaYF4纳米棒，研究了Tm3+的浓度对纳米棒发光性能的影响。结果表明：当Tm3+的掺杂浓度为0.50％时，NaYF4纳米棒发光最强。结合上转换荧光强度与泵浦激光功率之间的关系进一步分析了上转换发光过程。发光中心在360nm,450nm和474nm处，对应的双对数坐标的斜率分别为4.13和3.61和2.54，由此可以判断1D2→3H6，1D2→3F4对应的跃迁过程都接近四光子上转换过程，1G4→3H6跃迁接近三光子上转换过程。

目录

声明

第一章 前言

1.1 引言

1.2 稀土元素和离子的电子结构

1.3 稀土元素的能级

1.4 本文的选题意义及主要研究内容

第二章 上转换发光

2.1 上转换的发光材料简介

2.2 上转换的发光机理

2.3 影响上转换发光效率的因素

2.4 上转换发光材料的制备方法

2.5 上转换发光材料的应用

第三章 实验方法

3.1 实验试剂与仪器设备

3.2 表征手段和仪器

3.2.1 X射线衍射(XRD)

3.2.2 扫描电子显微镜(SEM)

3.2.3 X射线能谱仪(EDX)

3.2.4 光致发光荧光光谱仪(PL)

3.2.5 选区电子衍射(SAED)

第四章 Yb3+/Er3+/Gd3+共掺NaYF4纳米颗粒合成及发光性能

4.1 Yb3+/Er3+/Gd3+共掺NaYF4纳米颗粒的制备

4.2 Yb3+/Er3+/Gd3+共掺NaYF4纳米颗粒的结构与形貌

4.3 Yb3+/Er3+/Gd3+共掺NaYF4纳米颗粒的发光性能

第五章 Yb3+/Tm3+/Gd3+共掺NaYF4纳米颗粒合成及发光性能

5.1 Yb3+/Tm3+/Gd3+共掺NaYF4纳米颗粒的制备

5.2 Yb3+/Tm3+/Gd3共掺NaYF4纳米颗粒的结构与形貌

5.3 Yb3+/Tm3+/Gd3+共掺NaYF4纳米颗粒的发光性能

第六章 总结

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

致谢