稀土掺杂YPO_4纳米上转换发光材料的制备及表征

借助水热法,以氯化钇、柠檬酸钠、磷酸钠为基本原料合成了YPO_4纳米颗粒,然后通过掺杂Er^(3+)、Yb^(3+)、Tm^(3+)稀土离子获得上转换发光性能.实验研究了反应温度、反应时间、掺杂比和烧结温度对样品发光性能的影响,获得了在红外激发下,可以发出暖白光的稀土上转换纳米发光材料.

不同反应条件对YPO_4纳米形貌的影响

借助水热法,以氯化钇、柠檬酸钠、磷酸钠为基本原料合成了YPO4纳米颗粒,然后通过改变不同的反应条件得到不同的YPO4纳米形貌.随着不断地改变反应条件,当反应时间为24 h,反应温度为180℃,溶液的p H值为3,反应物Na_3PO_4∶Na_3Cit∶YCl_3为2∶1∶1时,得到了尺寸适中、表面积较大的YPO4纳米形貌.对其进行其他稀土离子掺杂,增加发光强度,提高发光效率具有一定的意义.

荧光纳米材料YPO_(4)∶Sm^(3+)@YPO_(4)@聚乙二醇的构筑及其荧光性能

为了改善稀土磷酸盐的疏水性和荧光性能,利用水热和微波的方法构筑了双层荧光纳米材料YPO_(4)∶Sm^(3+)@YPO_(4)@PEG(PEG为聚乙二醇)。首先通过调控YPO_(4)∶Sm^(3+)与YPO_(4)的物质的量之比制备不同壳厚的核壳结构纳米发光材料YPO_(4)∶Sm^(3+)@YPO_(4),优选能够增强主体荧光性能的最佳物质的量之比。然后选用PEG进行包覆,得到YPO_(4)∶Sm^(3+)@YPO_(4)@PEG。利用X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、傅里叶变换红外光谱和荧光光谱对产物的结构、形貌和荧光性能进行了表征。结果表明:包覆前后的纳米荧光粉都具有单一的四方晶系(YPO_(4))结构,呈纳米球型,半径60-100 nm,包覆层的厚度10-20 nm。双层核壳结构的YPO_(4)∶Sm^(3+)@YPO_(4)@PEG的荧光强度比纳米荧光粉YPO_(4)∶Sm^(3+)增强了6倍多。可见该双层荧光纳米材料不仅具有亲水性和生物相容性,也增强了YPO_(4)∶Sm^(3+)的荧光强度。

磷酸钇晶体物理性质及本征缺陷的研究

运用GULP软件并采用已有的势参数计算了理想YPO_4晶体的物理性质和本征缺陷,得到的晶体结构参数与实验结果基本吻合.根据计算得到的力学性质表明,YPO_4晶体在(100)方向的抗应变能力最强.对YPO_4晶体的热学性质的计算结果表明,不能忽略在高温条件下振动熵对YPO_4晶体本征点缺陷形成能的影响.由本征点缺陷形成能的计算结果得知氧空位和氧的弗伦克尔缺陷在晶体中相对容易形成.

XPO_(4)(X=Lu,Y)电子结构的第一性原理研究

基于密度泛函理论(DFT)第一性原理对LuPO_(4)和YPO_(4)两种磷酸盐晶体的电子结构进行计算模拟.结果表明:LuPO_(4)的带隙为5.639 eV,YPO_(4)的带隙为4.884 eV.通过对态密度的分析得知LuPO_(4)的导带主要贡献来自Lu的5d态电子,费米能级附近价带主要由Lu的4f态和O的2p态电子贡献.YPO_(4)的导带主要贡献来自Y的4d态电子,价带顶的主要贡献来自于O的2p态电子.通过电荷密度和布局分析得知了材料内部原子间的电荷转移情况,进而对原子间成键情况进行了分析与讨论.

Yb:YPO_(4)晶体的生长和激光性能

以Pb_(2)P_(2)O_(7)为助熔剂,采用高温溶液法自发成核生长了Yb:YPO_(4)正磷酸盐晶体。对其晶体结构和连续激光测试进行了详细测量和研究。在二极管泵浦下的紧凑平凹谐振器中,Yb:YPO_(4)晶体实现了连续激光效果,在1010 nm左右,输出耦合透射率为5%时,产生的最大连续波输出功率为0.36 W,泵浦功率为2.19 W,光-光和斜率效率分别为21.5%和21.8%。