NaGdF4-Er3+納米顆粒發(fā)光和溫度特性研究.pdf

1、稀土發(fā)光材料是發(fā)光材料界的主流，稀土元素因其獨特的電子層結構，具有發(fā)光譜線窄、壽命長、發(fā)光覆蓋范圍廣的特點，在發(fā)光材料領域處于主導地位。在工業(yè)生產、科學研究以及日常生活中，溫度測試與控制都占據重要地位，隨著納米技術和生物醫(yī)學領域的高速發(fā)展，人們對溫度探測提出了更高的要求。近年來，研究人員將稀土摻雜納米發(fā)光材料應用于溫度傳感領域，取得了顯著的成果。與傳統(tǒng)溫度傳感器相比，光學溫度傳感器具有非接觸，高靈敏度，高精度的優(yōu)點。在光學溫度傳感器中，

2、基于熒光強度比(FIR)的溫度傳感技術對測溫條件依賴較小，不受熒光損失，激光光源強度波動等因素影響，被認為是一種很有應用前景的熒光溫度傳感器。本論文基于NaGdF4∶Er3+納米顆粒的發(fā)光性能開展研究，利用Er3+發(fā)射峰的熒光強度比來進行溫度傳感，探究了影響其發(fā)光性能和溫敏性能的主要因素。主要內容包括以下三個方面:
　　(1)采用共沉淀法和溶劑熱法制備了六方相的NaGdF4∶Er3+納米顆粒。共沉淀法制備的納米顆粒分散性好、顆粒均

3、勻，粒徑平均尺寸在15nm左右，溶劑熱法制備的NaGdF4∶Er3+納米顆粒形貌不規(guī)則，出現輕微的團聚現象。對納米顆粒進行光譜測試，測試結果均呈現出Er3+的特征發(fā)射峰，在不同的測試溫度下Er3+的4S3/2和2H11/2熱耦合能級對應的發(fā)射峰存在明顯的溫度依賴性，對Er3+熱耦合能級熒光強度比的測溫機理進行了分析。
　　(2)探究不同的Er3+摻雜濃度對溶劑熱法制備的NaGdF4∶Er3+納米顆粒的發(fā)光性能與溫敏性能的影響。Er

4、3+摻雜濃度在1％-5％時，發(fā)光強度隨濃度增大逐漸增強，摻雜濃度大于5％時，出現濃度猝滅現象，因此熒光最強的Er3+摻雜濃度為5％。測試了Er3+不同摻雜濃度在283K-353K時的變溫熒光光譜，結果顯示溫敏特性的變化趨勢不與熒光強度直接相關，相對靈敏度最佳為NaGdF4∶3％Er3+納米顆粒，達到1.32％K-1(283K)。分析了造成這一現象的原因是由于Er3+的2H11/2→4I15/2發(fā)射光譜帶與4I15/2→2H11/2吸收譜

5、帶重合，使得Er3+重吸收隨摻雜濃度的增加而增大，從而造成了熒光強度最強的NaGdF4∶5％Er3+納米顆粒的相對靈敏度并非最高。
　　(3)探究了核殼包覆對共沉淀法制備的NaGdF4∶Er3+納米顆粒發(fā)光性能和溫敏性能的影響。將共沉淀發(fā)制備的NaGdF4∶3％Er3+納米顆粒作為核心，在其表面包覆不同厚度的NaGdF4殼層，能夠有效減少表面缺陷、空位等對發(fā)光中心的影響，熒光強度顯著增強。包覆比為1∶4時，相對于1∶2包覆的納米顆