Mo3+-Ce3+摻雜NaREF4上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米材料的制備及熒光性能的研究.pdf

1、稀土離子因其獨(dú)特的4f電子構(gòu)型賦予了它背景熒光低、熒光壽命長、譜線銳利等諸多優(yōu)點，成為上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米材料(UCNPs)研究的重要部分。近年來，上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米材料(UCNPs)在細(xì)胞成像、生物檢測、光電子學(xué)器件、太陽能電池等領(lǐng)域，有著非常廣泛的應(yīng)用前景。本論文主要選用聲子能量低的NaREF4基質(zhì)材料為研究對象，通過在NaREF4基質(zhì)中摻雜雜質(zhì)離子，通過控制摻雜條件來實現(xiàn)熒光發(fā)光強(qiáng)度增強(qiáng)及熒光顏色的有效調(diào)控，并對其發(fā)光機(jī)理進(jìn)行了系統(tǒng)的研究和

2、分析。主要工作和結(jié)論如下:
　　(1)利用溶劑熱法，在300℃溫度下合成了形貌均勻、粒徑尺寸較小的上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米材料，通過多次反復(fù)試驗尋找出合成上轉(zhuǎn)換NaGdF4∶20％molYb3+/2％molEr3+等氟化物基質(zhì)納米顆粒相對優(yōu)化的合成工藝。優(yōu)化的合成條件為后續(xù)的離子摻雜提供了實驗基礎(chǔ)。同時研究了在NaGdF4∶20％molYb3+/2％molEr3+納米顆粒中摻雜不同濃度Mo3+離子后樣品的特性研究。并對樣品的晶型形貌、尺寸粒

3、徑、熒光光譜、熒光壽命做了詳細(xì)的描述，而且對該樣品的上轉(zhuǎn)換發(fā)光機(jī)理做了詳細(xì)的研究和分析。研究表明，摻雜不同濃度Mo3+離子的樣品均呈現(xiàn)六方晶型，且當(dāng)Mo3+離子濃度摻雜在低濃度范圍內(nèi)，隨著摻雜離子濃度的增加，六方晶相的NaGdF4∶20％molYb3+/2％molEr3+納米顆粒的粒徑尺寸逐漸變小，這符合生物應(yīng)用方面的條件。用激發(fā)光為980nm的激光器激發(fā)上轉(zhuǎn)換納米顆粒，可以看到當(dāng)Mo3+離子濃度的不斷增加，在最優(yōu)摻雜濃度下(10％mo

4、l Mo3+)納米晶的熒光強(qiáng)度在540nm、650nm處分別較未摻入Mo3+離子的納米晶提高了9倍和4倍，熒光光強(qiáng)的增加這對于上轉(zhuǎn)換納米顆粒在生物探針等方面的應(yīng)用來說前景很廣。
　　(2)以NaLuF4∶20％molYb3+/2％molHo3+上轉(zhuǎn)換納米晶體為基質(zhì)材料，系統(tǒng)研究了Ce3+共摻雜NaLuF4納米晶的上轉(zhuǎn)換熒光特性，同時對納米晶的形成及機(jī)理演化進(jìn)行了系統(tǒng)研究。結(jié)果顯示:通過在NaLuF4∶20％molYb3+/2％mo

5、lHo3+上轉(zhuǎn)換納米顆粒中摻雜Ce3+實現(xiàn)熒光發(fā)射從綠光向紅光的轉(zhuǎn)變，其原因是由于Ce3+與Ho3+之間的兩個有效的共振交叉弛豫(Cross relaxations(CR)過程5S2/5F4(Ho3+)+2F5/2(Ce3+)→5F5(Ho3+)+2F7/2(Ce3+)和5I6(Ho3+)+2F5/2(Ce3+)→5I7(Ho3+)+2F7/2(Ce3+)的發(fā)生增加了紅光的發(fā)射而抑制了綠光的發(fā)射，并對該過程的能量轉(zhuǎn)移過程用動力學(xué)過程、瞬