低激發(fā)密度激發(fā)UVC紫外上轉換發(fā)光材料的制備及應用.pdf

1、上轉換發(fā)光材料在生物醫(yī)學、信息存儲、新型太陽能電池等領域都有潛在的應用價值。尤其是UVC短波紫外光的獲得，更是在生物等領域具有極大的價值。而目前人們所報道的上轉換發(fā)光大部分是在激光器下實現(xiàn)的，使其應用受到限制。本文主要研究了在氙燈和太陽光低激發(fā)密度的激發(fā)源激發(fā)下通過 Y2SiO5:Pr3+,Li+、LiYF4：Pr3+和Y(PO3)3：Pr3+上轉換材料獲得UVC紫外光，分析了其光譜性能及其能量傳遞機理，并將其應用于光催化以及生物殺菌。

2、
　　本研究主要內容包括：⑴通過均勻沉淀法合成了顆粒大小大概為400nm、孔徑尺寸大約為3.31nm的球形介孔材料MCM-48，后以MCM-48為硅源用水熱法合成Y2SiO5:Pr3+,Li+上轉換材料。通過 X射線衍射圖譜以及發(fā)射光譜表征了不同濃度 Pr3+、Li+摻雜以及不同煅燒溫度的Y2SiO5:Pr3+,Li+，得到了最佳的Pr3+、Li+摻雜濃度分別為1.2％和9%，最佳的煅燒溫度是1100℃。通過激發(fā)發(fā)射光譜證明了Y2

3、SiO5:Pr3+,Li+上轉換材料與TiO2結合后可以將能量傳遞給TiO2，所以Y2SiO5:Pr3+,Li+/TiO2復合材料可以應用于光催化，并且在氙燈照射下Y2SiO5:Pr3+,Li+/TiO2的光催化效率是純TiO2的14倍。⑵使用高溫固相法制得了LiYF4:Pr3+上轉換材料，通過XRD分析證明合成了純相的LiYF4:Pr3+材料，用紫外成像儀獲得LiYF4:Pr3+在太陽光激發(fā)下的紫外照片，對比了LiYF4:Pr3+在4

4、88nm激光器和太陽光激發(fā)下獲得的UVC紫外光，說明了太陽光激發(fā)LiYF4:Pr3+材料可以實現(xiàn)UVC紫外上轉換，并通過強度與激發(fā)密度的雙對數(shù)擬合曲線說明了UVC上轉換發(fā)射為雙光子過程。結合能級圖分析了488 nm激光器和太陽光激發(fā)下的能量傳遞機理，解釋了太陽光激發(fā)下LiYF4:Pr3+可以實現(xiàn)紫外上轉換是由于ET和ESA同時起了主要作用。⑶采用高溫固相法成功制備了Y(PO3)3:Pr3+, Li+上轉換發(fā)光材料，通過分析其X射線衍射圖

5、譜以及拉曼光譜，說明獲得了純相的Y(PO3)3: Pr3+, Li+材料。通過對比Y(PO3)3:Pr3+，LiYF4:Pr3+和Y2SiO5:Pr3+, Li+的激發(fā)和發(fā)射光譜，得到Y(PO3)3:Pr3+的發(fā)射能量集中于UVC紫外段，更適宜應用于生物殺菌。通過對Y(PO3)3，LiYF4和Y2SiO5三基質帶隙的討論，解釋了在Y(PO3)3基質中Pr3+離子的4f5d能級離3PJ能級更遠，光子被激發(fā)實現(xiàn)紫外光發(fā)射需要更高的能量。通過