幾種上轉(zhuǎn)換稀土發(fā)光材料的合成與性能研究.pdf

1、上轉(zhuǎn)換稀土發(fā)光材料是一類(lèi)重要的熒光材料，由于其特殊的發(fā)光機(jī)理以近紅外作為激發(fā)光源而產(chǎn)生從紫外到可見(jiàn)光的發(fā)射，因此在激光、顯示、顯像、生物、能源等領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用潛力。而目前對(duì)該類(lèi)材料的研究，從設(shè)計(jì)合成、光譜性能增強(qiáng)、多色熒光的調(diào)變、多功能復(fù)合材料構(gòu)建等方面都需要更多的基礎(chǔ)研究工作，從而為其應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。因此，本文針對(duì)上轉(zhuǎn)換稀土發(fā)光材料這一研究對(duì)象，對(duì)上轉(zhuǎn)換稀土氟化物的幾種合成手段進(jìn)行了研究，對(duì)稀土氟化物中的上轉(zhuǎn)換熒光構(gòu)建、上轉(zhuǎn)換多色熒

2、光的調(diào)控、上轉(zhuǎn)換白光發(fā)射的獲得、上轉(zhuǎn)換光譜性能的增強(qiáng)進(jìn)行了研究，對(duì)上轉(zhuǎn)換稀土氧化物功能化的復(fù)合材料進(jìn)行了研究。
　　對(duì)上轉(zhuǎn)換稀土氟化物的合成，論文通過(guò)研究晶體的生長(zhǎng)過(guò)程，改變合成條件對(duì)晶體的尺寸及形貌進(jìn)行調(diào)控，以求得到尺寸均一、形貌規(guī)則、結(jié)構(gòu)良好的稀土離子摻雜的上轉(zhuǎn)換微/納米晶體，并采用 X射線(xiàn)衍射、掃描電鏡、透射電鏡等表征手段對(duì)材料的結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征；對(duì)所合成的規(guī)則晶體的上轉(zhuǎn)換發(fā)光性能進(jìn)行調(diào)變，通過(guò)改變摻雜離子的種類(lèi)、相對(duì)濃度，或加

3、入其它摻雜離子、改變晶體的晶型等手段對(duì)材料的發(fā)光性能進(jìn)行調(diào)變，以求得到具有多色熒光，且發(fā)光性能增強(qiáng)的微/納米晶體，并利用UC光譜對(duì)材料的上轉(zhuǎn)換熒光性能進(jìn)行表征；對(duì)上轉(zhuǎn)換稀土氧化物功能化的復(fù)合材料的研究，論文構(gòu)建了一種集上轉(zhuǎn)換熒光性能、介孔結(jié)構(gòu)、貴金屬光熱效應(yīng)于一體的復(fù)合材料，研究其貴金屬增強(qiáng)的熒光性能和藥物緩釋性能，以其作為藥物載體，利用紫外可見(jiàn)吸收光譜檢測(cè)載藥體系在試管內(nèi)的藥物緩釋性能，確定其在該領(lǐng)域的應(yīng)用前景。具體來(lái)說(shuō)，論文主要分為

4、以下幾方面進(jìn)行的：
　　分別使用水熱法和水熱轉(zhuǎn)化法合成BaYF5和β–NaLuF4兩種優(yōu)異的上轉(zhuǎn)換基質(zhì)材料，并分別對(duì)其摻雜不同稀土離子時(shí)的熒光特性進(jìn)行研究。對(duì)合成的BaYF5和β–NaLuF4納米晶的結(jié)構(gòu)和形貌通過(guò) XRD、TEM和HRTEM等測(cè)試手段分別進(jìn)行予以考察。對(duì)以EDTA為表面活性劑時(shí)BaYF5的生長(zhǎng)過(guò)程以及水熱轉(zhuǎn)換法合成的β–NaLuF4的形成機(jī)理分別進(jìn)行探索。兩種稀土氟化物均為良好的上轉(zhuǎn)換基質(zhì)材料，對(duì)摻雜不同的稀土離

5、子的兩種晶體在980 nm激光激發(fā)下的上轉(zhuǎn)換熒光特性進(jìn)行考察，兩種材料均展現(xiàn)出強(qiáng)烈的上轉(zhuǎn)換熒光，在光電子及生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域均有良好的應(yīng)用前景。
　　以NaLuF4和LiYF4為研究對(duì)象，通過(guò)精確調(diào)變敏化劑離子的相對(duì)摻雜濃度，研究其上轉(zhuǎn)換熒光的變色過(guò)程。對(duì)兩種晶體的合成均采用熔鹽法的合成路線(xiàn)，分別制備出NaLuF4微米管/棒和LiYF4八面體微米顆粒。對(duì)所合成材料的結(jié)構(gòu)及形貌進(jìn)行詳細(xì)表征，并對(duì)兩種晶體熔鹽體系的合成條件、合成機(jī)理進(jìn)行探索

6、研究。通過(guò)精確調(diào)節(jié)敏化劑離子的摻雜濃度，不但可以獲得兩種晶體的多色上轉(zhuǎn)換熒光及白光的發(fā)射，更通過(guò)總結(jié)調(diào)變過(guò)程，對(duì)調(diào)變規(guī)律及機(jī)理予以研究，為上轉(zhuǎn)換發(fā)光的多色光調(diào)變提供了實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)和理論依據(jù)。
　　通過(guò)在β–NaYF4:Yb3+,Ln3+(Ln= Er, Tm, Ho)上轉(zhuǎn)換熒光體系中加入Bi3+的摻雜，改變了基質(zhì)材料中發(fā)光離子周?chē)木w場(chǎng)，將材料的總體上轉(zhuǎn)換熒光強(qiáng)度增強(qiáng)了10–40倍，為上轉(zhuǎn)換發(fā)光的增強(qiáng)提供了一種可行方法。而研究對(duì)象β

7、–NaYF4的合成過(guò)程采用了十分快速的微波輔助法進(jìn)行，研究了該條件下晶體的生長(zhǎng)規(guī)律，從而首次以該方法得到了純相的六方晶型的β–NaYF4微米晶，并對(duì)晶體的結(jié)構(gòu)及形貌進(jìn)行了詳細(xì)表征和研究。
　　以原位一步合成法將上轉(zhuǎn)換發(fā)光粒子 Gd2O3:Yb3+,Er3+分別與MCM-41和MCM-48進(jìn)行結(jié)合，并在得到的復(fù)合材料表面吸附了金顆粒，從而得到了同時(shí)具有介孔性能、上轉(zhuǎn)換熒光、及光熱效應(yīng)的兩種復(fù)合材料。對(duì)所獲得兩種材料的形貌、結(jié)構(gòu)、孔特