SiO2包覆稀土離子摻雜Y2O3和Gd2O3納米粉的結(jié)構(gòu)與熒光性能.pdf

1、上轉(zhuǎn)換熒光材料能在紅外輻射激發(fā)下發(fā)射出可見光，甚至紫外光，因而廣泛應(yīng)用于固態(tài)激光器，生物分子熒光標(biāo)識、紅外輻射探測等領(lǐng)域。上轉(zhuǎn)換熒光材料的水溶性較差，不適于進(jìn)入生物體內(nèi)，而經(jīng)過納米復(fù)合后制成的SiO2包覆的納米熒光粉，容易溶于水并易于和有機(jī)物結(jié)合，進(jìn)而能與生物分子結(jié)合，可作為生物熒光標(biāo)記材料。
　　本文采用微乳液法分別制備了稀土摻雜SiO2包覆的Gd2O3和Y2O3納米粉，在Y(NO3)3的水溶液中，摻入不同濃度Er(NO3)3或

2、Yb(NO3)3或Tm(NO3)3，環(huán)己烷為油相，NP5，NP9為表面活性劑，硅酸乙酯作為硅源，攪拌一定時間后形成穩(wěn)定的微乳液。采用水或丙酮破乳，得到白色的前驅(qū)體，高溫?zé)Y(jié)后得到稀土摻雜SiO2包覆的Y2O3納米粉。按照類似的合成工藝，制備了稀土摻雜SiO2包覆的Gd2O3納米粉。通過X射線衍射分析得知，以Y2O3為基體的納米熒光粉為立方氧化釔，沒有其他雜相出現(xiàn)，表明稀土離子完全固溶于Y2O3晶格。以Gd2O3為基體的納米熒光粉為立方氧

3、化釓，沒有其他雜相出現(xiàn)，表明稀土離子完全固溶于Gd2O3晶格。通過TEM分析得知，以Y2O3為基體的納米熒光粉的平均粒徑為40nm左右，納米顆粒沒有明顯的團(tuán)聚現(xiàn)象出現(xiàn)，可以看到表面SiO2包覆層。以Gd2O3為基體的納米熒光粉的平均粒徑為40～50nm左右，納米顆粒沒有明顯的團(tuán)聚現(xiàn)象出現(xiàn)，可以看到表面SiO2包覆層。
　　通過上轉(zhuǎn)換發(fā)光光譜和能級躍遷圖分析可以知道，以Y2O3為基體的納米熒光粉，單摻Er3+和雙摻Er3+，Yb3+

4、離子，紅色上轉(zhuǎn)換和綠色上轉(zhuǎn)換都是雙光子過程，雙摻Tm3+，Yb3+離子的藍(lán)色上轉(zhuǎn)換為四光子過程，三摻Er3+，Tm3+，Yb3+離子的藍(lán)色上轉(zhuǎn)換也為四光子過程。以Gd2O3為基體的納米熒光粉，單摻Er3+和雙摻Er3+，Yb3+離子，紅色上轉(zhuǎn)換和綠色上轉(zhuǎn)換都是雙光子過程，雙摻Tm3+，Yb3+離子的藍(lán)色上轉(zhuǎn)換為三光子過程。經(jīng)過表面修飾，納米熒光粉的強(qiáng)度有所減弱，這主要是因為包覆層對熒光的吸收作用引起的。雙摻Er3+，Yb3+離子，可以發(fā)