Li^+共掺杂对Er^(3+)-Yb^(3+):TiO_2紫外、可见和红外发光同步增强研究(英文)

采用溶胶-凝胶(Sol-gel)法制备了Li+共掺杂的Er3+-Yb3+∶TiO2粉末。976 nm激光激发下在波长350~1700 nm范围内观察到了紫外、蓝色、绿色和红色上转换发光和红外下转换发光。随着Li+共掺杂浓度由0增大到20mol%,Er3+-Yb3+∶TiO2的紫外、可见和红外发光强度同步增强。低Li+共掺杂浓度引起的Li+固溶以及高Li+共掺杂浓度引起的相变过程相继破坏了Er3+的晶体场对称性,导致紫外、可见和红外发光显著增强。结果表明共掺杂Li+是一种提高Er3+掺杂材料发光性能的有效方法。

Er^(3+)-Yb^(3+)共掺杂ZrO_2-TiO_2粉末的上转换发光性质

通过共沉淀方法制备了Er3+和Yb3+共掺的ZrO2-TiO2上转换发光材料。用X射线衍射(XRD)对合成的物相结构进行了检测,并对样品在980 nm激光激发下的上转换发光性质进行了研究。观察到了位于528、550和662 nm附近的绿色和红色发光,分别对应于Er3+离子的2H11/2,4S2/3→4I15/2and4F9/2→4I15/2跃迁。样品的红光和绿光强度随着ZrO2和TiO2配比的变化而变化。随着烧结温度的升高,样品整体发光强度增加。讨论了上转换发光可能的机理:激发态吸收(ESA)和能量传递上转换(ET)过程。

Yb^(3+)/Er^(3+)掺杂氟氧化物微晶玻璃的制备与发光性能

采用高温熔融法制备了Yb3+/Er3+掺杂的氟氧化物发光微晶玻璃,确定了最佳熔化温度(1 100℃)和退火温度(440℃,480℃)。测定得到基质玻璃的透过率为85%,掺入稀土后,透过率有所下降,并出现了稀土离子的特征吸收峰。980 nm半导体激光器(LD)激发下样品的上转换发射光谱存在4个明显的发射峰,分别为410,532,546和656 nm,对应于2H9/2→4I15/2,2H11/2→4I15/2,4S3/2→4I15/2和4F9/2→4I15/2跃迁。研究了不同Yb3+/Er3+(摩尔分数)和Er3+浓度对上转换发光强度的影响,当Yb3+∶Er3+=4∶1、Er3+摩尔分数为1.5%时,上转换发光强度达到最高。根据发光强度与泵浦功率之间的关系,确定了上转换发射均为双光子过程。讨论了Yb3+,Er3+离子间的能量传递,建立了上转换发光机制。

Er^(3+)掺杂TiO_2空心球的制备及其光催化性能研究

以钛酸四丁酯、氧化铒、硝酸等为原料,采用碳球模板法制备了Ti O2:Er3+空心球材料,利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)等测试方法,对样品的结构和形貌进行了表征。并利用紫外–可见(UV-Vis)分光光度计考察了Ti O2:Er3+空心球材料在催化染料罗丹明B、亚甲基蓝、茜素红、甲基橙的脱色降解过程中的应用性能。系统研究了Er3+掺杂浓度、不同离子型染料和染料水溶液的p H等因素对催化降解效率的影响。实验结果表明:经600℃煅烧3 h制备的Ti O2:Er3+为锐钛矿晶型,空心球结构,尺寸均匀,粒径约为120 nm,比表面积约为60.5 m2/g;Er3+掺杂量为0.5mol%的样品对甲基橙染料的催化降解效率最高;对四种不同离子型染料,茜素红的催化降解效果显著,在紫外光照射下,催化效率较未掺杂Er3+的Ti O2提高了约30%。

Er^(3+)-Yb^(3+)双掺Li_2O-ZnO-SiO_2系透明玻璃陶瓷的制备及表征

采用熔融-晶化技术合成了Er3+-Yb3+掺杂的Li2O-ZnO-SiO2系(LZS)透明玻璃陶瓷。利用DTA,XRD,SEM,UV-Vis-NIR等对样品进行了表征,并分析了影响玻璃陶瓷析晶的因素。结果表明,LZS系玻璃具有良好的结晶性能,其最佳热处理温度为700℃,最佳热处理时间为50min,其主晶相为石英和Li8Zn10Si7O28。该玻璃陶瓷在可见光区的透过率可达85%。经SEM分析,粒子直径为30~40nm。荧光光谱显示,玻璃陶瓷的发射光谱较之基质玻璃有了极大的提高,而且在1530nm附近获得一较强发射峰。

Na^+掺杂对LiYF_4∶Er^(3+)/Yb^(3+)上转换发光性能的影响

上转换发光材料由于低的发光效率,限制了其在太阳电池中的实际应用。为解决此问题,采用溶剂热法制备了LiYF4∶Er3+/Yb3+上转换发光颗粒,在LiYF4基质中引入Na+来打破Er3+周围晶体场的对称性,增强其发光性能。研究了Na+掺杂对LiYF4∶Er3+/Yb3+的结构、形貌及其发光的影响。结果表明:掺杂的Na+可以裁剪Er3+周围的晶体场,当Na+摩尔分数为15%时,得到了较大的发光增强,绿光和红光发射分别获得4.2倍和2.9倍的增强。Er3+周围晶体场对称性的降低和材料中OH基团的减少是其发光增强的主要原因。

Er掺杂强韧化Al2O3/TiAl复合材料

以Ti、Al、TiO2为起始原料,以Er2O3为掺杂剂,原位热压合成了Er掺杂Al2O3/TiAl复合材料。通过XRD、SEM分析及力学性能测试,研究了不同Er2O3引入量对合成Al2O3/TiAl复合材料微观结构和力学性能的影响。结果表明:复合材料主要由TiAl、Ti3 Al、Al2 O3相和少量Al10 Er6 O24相组成,含Er相主要分布在基体相晶界处;掺杂0.01 mol Er2 O3制得的复合材料,经1250℃保温2 h真空热压烧结后表观断裂韧性达到最大值(10.41 MPa.m1/2),经1300℃保温2 h真空热压烧结后弯曲强度达到最大值(456.06 MPa);当Er2O3掺杂量增加到0.02 mol时,复合材料的弯曲强度和表观断裂韧性均呈减小趋势。微观结构分析表明,掺杂0.01 mol Er2O3的复合材料断口毛糙,颗粒尺寸变小,增强相分布较均匀,表明适量的Er2O3掺杂可细化复合材料晶粒尺寸,提高增强颗粒分布均匀度,起到增强增韧的效果。

Er^(3+)掺杂氟化物1550nm上转换发光材料的水热合成及发光性能

采用水热法合成了Er3+掺杂的1 550 nm氟化物上转换发光超细粉。与传统高温固相法样品相比,水热法合成的样品颗粒细小,与光电探测及成像器件耦合匹配应用时,更有利于提高器件的空间分辨率。探讨了Er3+掺杂四元氟化物1 550 nm上转换发光的物理机制,研究了Er3+掺杂浓度、反应温度及反应时间对产物上转换发光性能的影响。

Er^(3+)掺杂弛豫铁电材料PMNT的单晶生长与性能表征

按照0.71Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-0.26Pb Ti O3-0.03Pb(Er1/2Nb1/2)O3化学式所示组分比例,采用分步高温固相反应合成出Er3+掺杂PMNT多晶,通过熔体坩埚下降法生长出尺寸φ25 mm×100 mm的Er3+掺杂PMNT晶体,Er3+离子以三元固溶体组元方式被掺杂进入钙钛矿相铁电体晶格;测试了Er3+掺杂PMNT晶片的介电、压电与铁电性能以及上转换发光性能。结果表明,Er3+掺杂PMNT晶体呈现跟三方相纯PMNT晶体相近的介电、压电与铁电性能;在980 nm激发光作用下,该掺杂晶体呈现出Er3+离子特有的较强上转换荧光发射,并且极化后掺杂晶体的上转换发光强度得到增强。

Sol-gel法制备Er^(3+)掺杂Yb_2Ti_2O_7粉末上转换发光特性

采用溶胶-凝胶法制备了8 mol%Er3+掺杂单一Yb2Ti2O7相粉末.976 nm半导体激光器激发Er3+掺杂Yb2Ti2O7粉末获得中心波长524、548 nm的绿色和660 nm的红色上转换发光,绿色和红色上转换发光强度(Igreen、Ired)随激光泵浦功率的增大而增强,且绿色和红色上转换发光均为双光子吸收过程.随着Er3+掺杂Yb2Ti2O7粉末温度的升高,Igreen和Ired逐渐减弱但强度比Igreen/Ired逐渐增大,中心波长524和548 nm的绿色上转换发光强度比I524/I548也逐渐增大.绿色上转换发光与温度的依赖关系使得Er3+掺杂Yb2Ti2O7粉末在光学高温传感器方面具有潜在应用.

Er^(3+)/Yb^(3+)掺杂的ZnO薄膜光波导的特性研究

以Er3+/Yb3+掺杂的ZnO烧结陶瓷为靶材,利用射频磁控溅射技术在石英玻璃上制备了高度c轴取向的纳米Er3+/Yb3+掺杂的ZnO薄膜,利用X射线衍射、棱镜耦合、卢瑟福背散射等技术研究了所沉积薄膜的结构和光波导特性,结果表明:薄膜中均出现(002)衍射峰,且随着温度的增加,衍射峰半高宽减小,强度增大,(100)晶面逐渐消失。600℃时出现(004)晶面,薄膜的模有效折射率接近ZnO晶体的折射率。

两亲配体包覆法制备水溶性Mn^(2+)掺杂NaYF_4:Yb^(3+)/Er^(3+)纳米粒子

采用水热法,以稀土硝酸盐为原材料合成了油酸(OA)包覆的Mn^(2+)掺杂Na YF_4:Yb^(3+)/Er^(3+)(Mn^(2+)dopedNa YF_4:Yb^(3+)/Er^(3+))纳米粒子(UCNPs),然后将氨基修饰的聚乙二醇与聚马来酸酐十八烯反应生成的两亲性聚合物m PEG-PMAO作为亲水性配体,通过两亲配体包覆法制备具有水溶性的Mn^(2+)掺杂Na YF_4:Yb^(3+)/Er^(3+)纳米粒子.随后采用透射电子显微镜(TEM)、动态光散射仪(DLS)、X射线衍射仪(XRD)、荧光分光光度计、傅立叶变换红外光谱仪(FT-IR)及热重分析仪(TGA)对合成的样品进行了表征.结果表明,m PEG-PMAO聚合物包覆的Mn^(2+)掺杂Na YF_4:Yb^(3+)/Er^(3+)纳米粒子具有较好的水分散性,且粒子的平均粒径约为17.25 nm.

Er3+掺杂纳米TiO2的制备与光催化降解性能研究

利用溶胶-凝胶法合成不同Er3+掺杂量的TiO2光催化材料,考察了Er3+掺杂量(0%~1%)、焙烧温度(400~700℃)和焙烧时间(1~4 h)对TiO2光催化材料对亚甲基蓝溶液的降解率、物相组成和光催化性能的影响。研究结果表明,Er3+掺杂TiO2光催化材料的最优制备工艺为:Er3+掺杂量为0.5%、焙烧温度为500℃、焙烧时间为2 h。随着Er3+掺杂量的增加,光催化材料的晶粒尺寸不断减小;Er3+掺杂的光催化材料的平均晶粒尺寸会随着焙烧温度的升高而逐渐减小;在焙烧温度为500℃时,焙烧时间的延长不会造成光催化材料中TiO2相的晶型转变,但TiO2晶体的晶粒尺寸会不断长大。Er3+掺杂量为0%、0.5%和1%的光催化材料的禁带宽度分别为2.76、2.0 e V和2.47 e V,Er3+掺杂量为0.5%时光催化材料的禁带宽度最小,具有最高的光吸收范围。

Er/Yb双掺杂Li_6Y(BO_3)_3晶体的偏振光谱性能

采用提拉法生长得到了Er/Yb双掺杂的Li6Y(BO3)3晶体,测定了晶体中实际的Er3+和Yb3+离子浓度,在室温下记录了晶体的偏振吸收和发射光谱,测定了1 030 nm和1 535 nm处的荧光衰减曲线,并计算了Yb3+与Er3+离子间的能量传递效率。相比于Er3+离子单掺杂Li6Y(BO3)3晶体,Er/Yb双掺杂晶体在1 000nm附近处的吸收明显增强,在1 550 nm波长附近宽达200 nm的宽带发射以及Yb3+与Er3+离子之间有效的能量传递表明Er/Yb双掺杂的Li6Y(BO3)3晶体是一种潜在的可用于可调谐及超短脉冲激光的介质。

Yb^(3+)掺杂对Er^(3+):NaYF_4上转换发光的调制作用

采用溶胶-凝胶(Sol-gel)法制备了2mol%Er3+、0,20和80mol%Yb3+共掺杂NaYF4上转换发光粉末.Er3+:NaYF4为α-NaYF4相和β-NaYF4相的混合结构,Yb3+共掺杂促进了β相到α相的转变.在976nm半导体激光器(LD)激发下获得了对应于Er3+的2 H11/2/4S3/2→4I15/2和4F9/2→4I15/2跃迁的绿色和红色上转换发光.随Yb3+掺杂浓度增大,绿色和红色上转换发光强度(Igreen和Ired)先增大后减小,强度比Igreen/Ired逐渐减小,对应2 H11/2/4S3/2→4I15/2跃迁的两个绿色上转换发光强度比(IH/IS)逐渐增加.表现为Er3+:NaYF4上转换发光随Yb3+浓度增大发生了调制,颜色由绿色逐渐变为黄色和红色.Yb3+掺杂对Er3+:NaYF4上转换发光的调制与Yb3+-Er3+间的能量传递紧密相关.

掺杂导致的Al_2O_3:Er^(3+)的荧光发射的增强效应

通过先沉淀后退火法合成了Al2O3:Er3+荧光粉,研究了980nm激光激发下Al2O3:Er3+荧光粉的光致发光性质。为了增强Al2O3:Er3+荧光粉的荧光强度,Ba2+,Ca2+,Sr2+,Mg2+四种离子被掺杂进入了这种荧光粉中。结果了发现,掺杂后的Al2O3:Er3+荧光粉的荧光强度大幅度增加。

Er^(3+)/Tm^(3+)共掺杂Ga_5Ge_(20)Sb_(10)S_(65)玻璃的发光特性及能量传递

采用高温熔融急冷法制备了系列Er3+/Tm3+共掺杂的Ga5Ge20Sb10S65玻璃,测试了样品的吸收光谱,以及分别在980 nm和800 nm LD激发下样品的荧光光谱。运用Judd-Ofelt理论计算了Er3+离子在Ga5Ge20Sb10S65玻璃中的强度参数Ωi(i=2,4,6)、自发辐射跃迁几率A和辐射寿命τ等光谱参数。掺杂Tm3+离子主要是为了降低Er3+:4I13/2的能级寿命,这是因为Er3+:4I13/2→Tm3+:3F4两个能级之间发生了能量传递,从而增加Er3+离子在4I11/2能级与4I13/2能级之间发生粒子数反转的可能。结果表明,Er3+/Tm3+共掺杂Ga5Ge20Sb10S65玻璃随着Tm3+离子浓度的增加,2.76μm处的中红外荧光先增强,然后有所减弱。

晶粒尺寸调控Er^(3+)掺杂微晶玻璃上转换发光颜色的研究

首先,使用高温熔融冷却技术,制备了不同掺入比例的NaF,YF_3玻璃样品。然后将退火后的玻璃样品切割加工成15mm×15mm×3mm,实施抛光处理。最后,通过差热分析确定玻璃转变温度Tg、第一析晶峰Tx和玻璃整体析晶峰Tc等特征温度。将样品在600℃下热处理2h后,在玻璃样品中成功的析出了不同晶粒尺寸的NaYF4微晶。对样品进行了XRD,TEM和EDX的分析,可以确定不同样品中晶粒的尺寸与分布。结合样品荧光光谱和吸收光谱的分析,探讨了Er^(3+)在不同晶粒尺寸样品中的上转换发光特征,当晶粒尺寸由大变小时,Er^(3+)逐渐由红光发射转向绿光发射。通过析晶活化能的分析,确定了NaF可以改善玻璃网络结构,当NaF含量降低时,可以提高玻璃网络结构的完整性,增加玻璃样品的析晶活化能,降低了微晶玻璃样品的析晶能力,进而对微晶玻璃样品内微晶尺寸起到调节作用。因此:当样品中NaF含量较高时,晶粒尺寸较大,晶粒中的Er^(3+)浓度较高,使得Er^(3+)-Er^(3+)之间的交叉驰豫作用增强,导致Er^(3+)红光发射较强;相对应地,NaF含量较低时,晶粒尺寸较小,晶粒中Er^(3+)浓度较低及交叉弛豫减弱,因此,Er^(3+)绿光发射增强。通过改变玻璃组分,调节微晶玻璃中晶粒尺寸,实现了对Er^(3+)在微晶玻璃中发光颜色的调控。

Mg^(2+)的掺杂对YF_3:Er^(3+),Yb^(3+)材料上转换发光的影响

采用高温固相法制备Mg^(2+)掺杂YF_3:Er^(3+),Yb^(3+)材料,以增大其在激光防伪领域的发射强度。通过980 nm半导体激光器激发的上转换发射光谱,可知Mg^(2+)含量为1.0mol%时,其548 nm绿光和660 nm红光强度分别是未掺杂Mg^(2+)样品的1.5倍和1.4倍。Mg^(2+)的掺杂使得晶格产生收缩,降低Er^(3+)和Yb^(3+)周围晶体场对称性,增大4f-4f跃迁几率。并通过X射线衍射(XRD)探讨Mg^(2+)含量对晶相的影响。通过差热分析(DTA)、发射光谱、XRD、扫描电子显微镜(SEM),对于Mg^(2+)含量均为1.0mol%但不同烧结温度的样品,合成温度为940℃时光强、结晶度、晶粒生长较好。通过荧光寿命曲线以及发射强度与激发电流的拟合结果,探讨548 nm绿光和660 nm红光的发光机理,并分析980 nm激发YF_3:Er^(3+),Yb^(3+)材料的能级跃迁过程。

Er^(3+)掺杂ZnWO_4的合成及光催化活性研究（英文）

通过水热法合成了不同浓度Er3+掺杂Zn WO4纳米棒,并通过XRD、TEM和DRS等对其进行了表征。通过在模拟太阳光照射下光降解Rh B的速度来检测Zn WO4样品的光催化活性,研究了Er3+掺杂浓度对Zn WO4催化活性的影响。实验结果表明,当Er3+掺杂浓度为2mol%时,其光催化性能最好,因为引进Er3+后,Er3+加快了电荷分离效率。