两种三元氟化物纳米颗粒的制备及其光学性能的研究

摘要

氟化物纳米颗粒具有声子能量低的优点，是一类重要的光学基质材料。缺陷在氟化物材料中的广泛存在，使得氟化物纳米颗粒具有下转换发光特性。镧系离子掺杂的氟化物纳米颗粒具有上转换效率高、低毒性、无闪烁、低光漂白性、对生物损害少和生物组织穿透深等优点，可以被广泛应用于生物领域和光学领域，如生物成像、智能载药、光动力学治疗、FED和光存储等。　　本论文研究了两种氟化物的系统制备及其光学性能。K0.3Bi0.7F2.4颗粒及镧系离子掺杂的K0.3Bi0.7F2.4颗粒的制备及其光学性能的研究；Ba4Yb3F17颗粒的制备及镧系离子掺杂的Ba4Yb3F17颗粒的上转换发光性能的研究。主要内容如下：　　我们研究了K0.3Bi0.7F2.4纳米颗粒和镧系离子掺杂的K0.3Bi0.7F2.4颗粒在室温下的快速合成。在375nm激发下，K0.3Bi0.7F2.4样品颗粒有自发光现象。我们也探索了不同制备条件对K0.3Bi0.7F2.4样品颗粒的物相、形貌、尺寸和发光性能的影响。在980nm近红外光的激发下，我们探索了镧系离子掺杂的K0.3Bi0.7F2.4样品的上转换发光强度随Er3+，Tm3+掺杂浓度的变化。其中，Tm3+离子掺杂的K0.3Bi0.7F2.4颗粒在980nm近红外光激发下，在740-840nm波段发射很强的近红外光，它在生物组织的“光学透射窗口”范围内，适合被应用于深层生物组织成像。我们这种在室温下快速合成镧系离子掺杂的K0.3Bi0.7F2.4纳米颗粒的方法，为更加简易地、快速地合成氟化物上转换纳米颗粒提供了新思路。　　我们采用了水热法制备Ba4Yb3F17颗粒，通过调控反应的温度、pH和反应原料的摩尔比，探索出最佳的实验条件。在此实验条件下，我们制备了镧系离子掺杂的Ba4Yb3F17颗粒。在980nm近红外光的激发下，我们探索了样品上转换发光强度随Er3+，Tm3+掺杂浓度的变化。我们尝试将染料IR-806与镧系离子掺杂的Ba4Yb3F17上转换纳米颗粒复合，极大地提高了上转换发光强度。有机染料敏化氟化物上转换纳米颗粒，为解决镧系离子的极弱、窄带近红外吸收对氟化物上转换纳米颗粒的性能限制问题，提供了新方向和可行性。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 上转换发光材料

1.2.1 上转换发光材料概述

1.2.2 上转换发光机理

1.2.3 上转换发光材料的体系

1.3 氟化物发光材料

1.3.1 氟化物发光材料概述

1.3.2 氟化物发光材料的制备方法

1.3.3 氟化物材料的应用

1.4 本论文的选题思路及内容

第二章 实验

2.1 实验原料

2.2 实验设备

2.3 样品制备

2.3.1 K0.3Bi0.7F2.4纳米颗粒的制备

2.3.2 镧系离子掺杂的K0.3Bi0.7F2.4上转换纳米颗粒的制备

2.3.3 Ba4Yb3F17纳米颗粒的制备

2.3.4 IR-806与镧系离子掺杂的Ba4Yb3F17上转换纳米颗粒的复合

2.4 表征以及性能测试

2.4.1 X射线粉末衍射

2.4.2小角X射线散射

2.4.3 扫描电镜和透射电镜

2.4.4 紫外-可见荧光光谱

2.4.5紫外-可见-近红外荧光光谱

2.2.6 样品的晶体结构分析

第三章 室温下K0.3Bi0.7F2.4纳米颗粒的制备及其光学性能的研究

3.1 引言

3.2 实验部分

3.2.1 室温下K0.3Bi0.7F2.4纳米颗粒的制备

3.2.2 室温下镧系离子掺杂的K0.3Bi0.7F2.4上转换纳米颗粒的制备

3.3 实验结果与讨论

3.3.1 物相，形貌和结构分析

3.3.2 发光性能的研究

3.3.3 改变实验条件对样品物相、发光性能和形貌的影响

3.3.4 室温下镧系离子掺杂的K0.3Bi0.7F2.4上转换纳米颗粒的制备及其发光性能的研究

3.4 本章总结

第四章 Ba4Yb3F17纳米颗粒的制备及其光学性能的研究

4.1 引言

4.2 实验部分

4.2.1 Ba4Yb3F17样品的制备

4.2.2 镧系离子掺杂的Ba4Yb3F17样品的制备

4.2.3 IR-806与镧系离子掺杂的Ba4Yb3F17上转换纳米颗粒的复合

4.3 实验结果与讨论

4.3.1 改变实验条件对物相及形貌的影响

4.3.2 镧系离子掺杂的Ba4Yb3F17样品的结果讨论

4.3.3 IR-806与镧系离子掺杂的Ba4Yb3F17上转换纳米颗粒复合的结果讨论

4.4 本章小结

第五章 结论与展望

5.1 结论

5.2 不足与展望

参考文献

在学期间的研究成果

致谢