静电纺丝技术制备Y_2O_3:Yb~(3+),Er~(3+)上转换纳米纤维及其表征

摘要

采用静电纺丝技术制备了PVA/[Y(NO_3)_3+Yb(NO_3)_3+Er(NO_3)_3]复合纳米纤维, 将其在适当的温度下进行热处理, 得到Y_2O_3:Yb~(3+),Er~(3+)上转换纳米纤维. XRD分析表明, 复合纳米纤维为无定形, Y_2O_3:Yb~(3+),Er~(3+)上转换纳米纤维属于体心立方晶系, 空间群为Ia3. SEM分析表明, 复合纳米纤维的平均直径约为150 nm;随着焙烧温度的升高, 纤维直径逐渐减小. 经过600 ℃焙烧后, 获得了直径约60 nm的Y_2O_3:Yb~(3+),Er~(3+)上转换纳米纤维. TG-DTA分析表明, 当焙烧温度高于600 ℃时, 复合纳米纤维中水分、有机物和硝酸盐分解挥发完毕, 样品不再失重, 总失重率为83%. FTIR分析表明, 复合纳米纤维与纯PVA的红外光谱一致, 当焙烧温度高于600 ℃时, 生成了Y_2O_3:Yb~(3+),Er~(3+)上转换纳米纤维. 该纤维在980 nm的半导体激光器激发下发射出中心波长为521, 562 nm的绿色和656 nm的红色上转换荧光, 分别对应于 Er~(3+)离子的~2H_(11/2)/~4S_(3/2)→~4I_(15/2)跃迁和~4F_9/2→~4I_(15/2)跃迁. 对Y_2O_3:Yb~(3+),Er~(3+)上转换纳米纤维的形成机理进行了讨论.