水热法合成纳米晶NaYF4：Er^3＋，Tm^3＋，Yb^3＋的上转换发光特性

以EDTA为络合剂,用水热法合成了Er3+,Tm3+和Yb3+共掺杂的NaYF4纳米晶。XRD和TEM的结果表明:粒径约为30 nm,属于六方晶系。在980 nm半导体激光器激发下,研究了不同Er3+离子掺杂浓度对Tm3+和Er3+离子上转换发光性能的影响,光强与泵浦功率的双对数曲线表明,474,525,539,650 nm的发射均属于双光子过程,408 nm的发射属于三光子过程。讨论了样品的协作敏化和声子辅助共振能量传递的上转换发光机制。

高温溶剂热分解法合成NaYF4∶Yb^3+,Er^3+纳米粒子及其光谱特性

以稀土氯化物为反应前驱体,采用高温溶剂法合成单分散、形貌和尺寸均一的NaYF4∶20%Yb^3+,2%Er^3+上转换发光纳米粒子。探讨了反应时间、温度以及油酸加入量对产物结构和光学性能的影响。通过XRD、SEM、EDS、XPS及光致发光等对产物性能进行表征。结果表明,样品与标准卡片匹配良好,为纯相,属六方晶系;所合成的纳米粒子形貌为六角盘状,对角线长度约为77 nm,厚度约为54 nm;在980 nm激光激发下,所合成纳米粒子在523 nm和542 nm左右的绿光区以及峰值位于656 nm左右的红光区均可观察到Er^3+的特征发射峰,分别归属于2H11/2、4S3/2及4F9/2能级到4I15/2能级之间的跃迁,不论是红光还是绿光吸收均为双光子过程。

构建垂直金纳米棒阵列增强NaYF4:Yb^3+/Er^3+纳米晶体的上转换发光

以金纳米棒垂直阵列(gold-nanorods vertical array,GVA)为衬底,SiO2为隔离层,构建GVA@SiO2@NaYF4:Yb^3+/Er^3+纳米复合结构.在近红外980 nm激发下,通过改变中间隔离层SiO2的厚度,研究GVA对NaYF4:Yb^3+/Er^3+纳米晶体上转换发光的调控规律.实验结果表明,当SiO2层的厚度增大至8 nm时,Er^3+离子整体的上转换发射强度增大近8.8倍,且红光强度增强尤为明显,约为16.2倍.为了进一步证实GVA对Er^3+离子红光发射的增强效果,以红光发射为主的NaYF4:40%Yb^3+/2%Er^3+纳米晶体为对象展开研究,发现Er^3+离子红绿比由1.84增加到2.08,证实该复合结构更有利于提高红光的发射强度.通过对其光谱特性、发光动力学过程的研究并结合其理论模拟,证实了上转换发光的增强是由激发与发射增强共同作用,而激发增强占据主导地位.采用该套复合体结构实现上转换荧光发射的增强,不仅有效地利用了贵金属的等离激元共振特性,而且对深入理解等离激元增强上转换发光的物理机理提供理论依据.

Na^＋掺杂KLaF4∶Er^3＋/Yb^3＋纳米晶上转换发光性能的研究

采用水热法,以乙二胺为络合剂合成了Na^+离子掺杂的六方相KLaF_4∶Er^(3+)/Yb^(3+)纳米晶。利用X射线衍射谱(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、红外光谱(FT-IR)对样品的晶体结构、形貌和表面吸附进行了表征;测量了不同含量Na+掺杂样品在980 nm近红外光激发下的上转换发射光谱和4F9/2能级的荧光寿命。结果表明:随着Na^+掺杂浓度的增加,KLaF_4∶Er^(3+)/Yb^(3+)纳米晶上转换红绿光的发光强度均呈现出先增大后减小的趋势,红绿光发射最强强度分别为未掺Na+样品的7.3倍和5.2倍。Na^+掺杂使Er^(3+)离子周围晶场的不对称性降低和纳米晶表面吸附基团的减少是发光增强的主要原因。针对Na+掺杂样品的荧光寿命低于未掺样品的原因作了简要讨论。

Mn^2+掺杂NaScF4∶Yb^3+,Er^3+上转换发光材料制备及性能研究

采用三氟乙酸盐高温热分解法,以稀土氧化物(RE_2O_3,RE=Sc,Yb,Er)、三氟乙酸(CF3COOH)、一氧化锰(Mn O)和氢氧化钠(Na OH)为原料,以油胺和十八烯为混合溶剂,制备Mn^(2+)掺杂NaScF_4:18%Yb^(3+)/2%Er^(3+)上转换发光材料。研究了Mn^(2+)掺杂浓度对NaScF_4:18%Yb^(3+)/2%Er^(3+)上转换发光材料的晶相结构、微观形貌及发光性能的影响。实验结果表明:Mn^(2+)掺杂浓度在0～5mol%范围内,所制得的产物为纯六方相NaScF_4:Yb^(3+),Er^(3+)晶体。当Mn^(2+)掺杂浓度增大到10～30mol%时,样品的晶相结构并未改变,但衍射峰的强度有所降低,所制得产物的形貌由球状转变为片状。当Mn^(2+)掺杂浓度在0～20mol%范围内,所制得的产物在980 nm激光激发下共产生3个发射峰,中心波长分别位于525 nm,555 nm和660 nm。当Mn^(2+)掺杂浓度达到30mol%时,所制备产物的绿光发射峰几乎全部转变为波长为650～670 nm的红光发射峰。

Er^3+/Yb^3+共掺杂YPO4上转换发光材料的制备与性能

利用共沉淀法制备了Er^3+/Yb^3+共掺杂YPO4上转换发光材料,采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、紫外可见漫反射光谱(UV-vis)和上转换发射光谱(UPL)对合成样品的物相结构、形貌、化学成分和光学性能进行研究,并对Er^3+和Yb^3+的掺杂量(摩尔分数,%)对合成样品的物相结构及上转换发光性能的影响进行分析。结果表明:制备样品为纯相四方晶系的Er^3+/Yb^3+共掺杂YPO4晶体,Yb^3+的掺杂量对产物的物相结构无显著影响。所制备产物在980 nm的近红外光激发下,发射出Er^3+特征的上转换绿色光,其绿色光色纯度达到96%以上,色温接近日光。YPO4:1%Er^3+/20%Yb^3+样品具有相对更优的上转换发光性能;过高浓度Yb^3+和Er^3+共掺杂导致样品出现浓度猝灭现象。此外,对制备样品的上转换发光材料发光机制及能量跃迁机理进行了讨论。

MgAl2O4∶Er^3+,Yb^3+荧光粉的制备及其上转换发光性能

以尿素为沉淀剂,采用低温水热法结合煅烧过程制备出MgAl2O4∶Er^3+,Yb^3+上转换荧光粉,并对样品的结构、微观形貌及上转换发光性能予以表征。结果表明,随尿素加入量的增大,产物主形貌由六角片状结构向纳米棒状转变,经1100℃煅烧可得纯相镁铝尖晶石结构,且Er^3+和Yb^3+能有效进入MgAl2O4晶格并占据Mg^2+位置形成均匀固溶体。在980 nm光激发下,MgAl2O4∶1.0%(n/n)Er^3+,x%(n/n)Yb^3+(x=0~8.0)荧光粉表现出在524、545 nm处绿光以及658 nm处的强红光发射,红绿光强度均在5.0%(n/n)Yb^3+掺杂时达到最大,但红绿光强度比却在7.0%(n/n)Yb^3+掺杂时达到最大值5.2,这归因于Er^3+-Er^3+之间交叉弛豫(CR)在红光发射过程中所起的重要作用。通过控制荧光粉中Yb^3+的掺杂量,能初步实现对于黄绿光色度的有效调控。

Er^3＋：Y0.5Gd0.5VO4晶体的生长和光谱性质

用液相法合成GdVO4和YVO4多晶原料，提拉法生长出具有高光学质量的Er^3＋：Y0.5Gd0.5VO4混晶。用ICP法分析了晶体中Er^3＋离子的浓度。用x射线粉末衍射法对晶体的晶胞参数进行了测量，分别测量了1．62％（原子分数）Er^3＋：Y0.5Gd0.5VO4晶体的偏振吸收光谱、荧光发射光谱和荧光寿命谱；光谱显示该晶体在382，454，525，656，804，985，1536nm有很强的偏振光吸收峰，且π偏振光（E∥C）吸收远强于σ偏振光（E⊥C）吸收；同时通过偏振吸收光谱，计算了晶体吸收峰的半高宽度和吸收截面；与Er^3＋：YVO4，Er^3＋：GdVO4晶体吸收峰的半高宽度和吸收截面进行了比较。其荧光发射（^4I13/2-^4I15/2跃迁）峰值波长在1．5μm，荧光寿命为4．7ms；光谱特性表明Er^3＋：Y0.5Gd0.5VO4晶体是潜在的高效率激光晶体材料。

KYF4：Yb^＋,Er^3＋米发光材料的合成表征及应用

采用一种简易低温水热方法合成KYF4：Yb^3＋,Er^3＋纳米粒子，以高粘性多联接基团的聚乙烯亚胺（PEI，30％V／V，Mw：-25，000）为稳定封装剂，成功将反应温度控制在60℃以下。PEI用于涂覆UCNPs并控制其形成和生长，支链PEI的不协调的-NH-延伸到水溶液中，通过生物化学共轭，使纳米粒子与其他生物分子链接的水溶性和功能化进一步加强。连续发射光谱是在980nm波长激发光激发下，发光性能在特定波长位置较NaYF4：Yb^3＋，Er^3＋有了显著增强，且晶型完整。上转换发光材料在有机体的生物学行为领域的潜在应用为诊断疾病和涂层材料奠定了一定的基础。

Er^3＋／Yb^3＋共掺杂ZnO粉末的上转换发光特性

采用高温氧化法制备了Er3+/Yb3+共掺杂ZnO粉。通过X射线衍射和扫描电镜对其进行了成分和组织结构分析,发现样品主要由ZnO和YbF3组成。在ZnO中测量到少量Er3+和Yb3+,而YbF3中无Er3+,故发光主要是由ZnO产生的。在980nm半导体激光器的激发下,观察到由处于激发态能级4F9/2,4S3/2,2H11/2和2H9/2的Er3+离子向基态4I15/2跃迁时发出的波长依次为658,538,522和409nm的上转换发光。在488nmAr+激光器的激发下,观察到了较强的409nm的紫光,466和450nm的弱蓝光以及379nm的紫外光,分别对应于Er3+离子的2H9/2→4I15/2,2P3/2→4I11/2,4F3/2/4F5/2→4I15/2,4G11/2→4I15/2等跃迁。上转换发光强度随激发功率的变化关系表明,488nm激发下紫色上转换荧光为双光子过程,主要是通过Er3+/Yb3+离子间正向和反向的能量传递来实现的。

GdF3∶Er^3＋,Yb^3＋的合成和上转换发光特性

采用水热法制备了Er3+离子浓度为3%,Yb3+离子浓度分别为10%,20%的GdF3∶Er3+,Yb3+。XRD结果表明:合成的样品均为正交结构的GdF3,Gd0.87Yb0.10Er0.03F3和Gd0.77Yb0.20Er0.03F3样品的晶粒尺寸分别为28和26nm。研究了980nm红外光激发的上转换发射光谱。结果表明:红光和绿光发射分别来自于Er3+离子的2H11/2,4S3/2→4I15/2和4F9/2→4I15/2跃迁。样品的绿光发射强度较红光发射强。但绿光和红光发射的相对强度比例与Yb3+离子浓度有关。对Gd0.87Yb0.10Er0.03F3和Gd0.77Yb0.20Er0.03F3样品中可能的上转换发光机制进行了讨论。

Yb^3＋／Er^3＋双掺氟氧硅酸盐玻璃

系用熔融技术制备了Yb^3＋／Er^3＋双掺氟氧化物微晶玻璃，通过实验确定了掺稀土离子微晶玻璃的配比、熔化温度和退火温度。采用ACTO-2758光谱仪测得样品的拉曼光谱，并讨论基质成分的声子能对发光效率的影响。采用日本产的Hitachi F-4500荧光光度计，激发波长为980nm激光器测定了样品的发射光谱。通过对光谱的分析，建立了上转换发光机制。测量了发光强度与抽运功率的关系，通过非线性拟舍得出的斜率，确定了样品的528nm，542nm和655nm发射均为双光子过程。

Er^3＋／Yb^3＋共掺硅酸盐玻璃样品的多波段光谱特性

制作了系列Er3+/Yb3+共掺硅酸盐玻璃,结合Er3+-Yb3+之间的能量传递模型,对Er3+/Yb3+掺杂样品不同波段的发射光谱进行了测量和分析.结果表明,Er3+/Yb3+掺杂浓度对红外荧光强度、半峰全宽及上转换可见光都有显著的影响;Yb3+离子的引入导致Er3+/Yb3+离子单元的等效受激吸收几率增大,使Er3+离子的激活度增加,引起Er3+离子的红外荧光和上转换发光的同步增强.

Er^3+单掺与Er^3+/Yb^3+共掺NBT-CT无铅压电陶瓷的上转换发光性能研究

采用固相烧结法制备一系列Er^3+单掺与Er^3+/Yb^3+共掺0.96Na0.5Bi0.5TiO3-0.04CaTiO3(NBT-CT∶xEr^3+/y Yb^3+,x=0.002~0.015,y=0.010)无铅压电陶瓷。通过X射线衍射仪和荧光光谱仪分别对样品的物相结构和上转换发光特性进行表征和分析。结果表明,样品的主晶相为NBT晶相。在波长为980 nm的近红外光激发下,Er^3+单掺与Er^3+/Yb^3+共掺NBT-CT陶瓷均呈现强的以绿光为主的Er^3+特征上转换发光。在NBT-CT∶xEr^3+中,当x=0.010时上转换发光性能最佳;Yb^3+能够起到敏化作用,明显增强Er^3+的上转换发光强度。

Yb^3+含量对掺Er^3+铝酸盐玻璃光谱性质的影响

采用高温熔融法制备百分比为(100-x)(23.6Al2O3-53CaO-7.7BaO-2.1Na2O-10.3Ga2O3-3.1B2O-0.2Er2O3)-xYb2O3(x=0,0.9,1.9,2.8,3.6,4.5)的铝酸盐玻璃。应用差示扫描量热法、吸收光谱、荧光光谱、红外光谱以及拉曼光谱等检测手段,系统研究了不同Yb^3+离子引入量对玻璃的物性、热稳定性、Er^3+离子光谱性质和结构的影响。结果表明,Yb2O3含量越高,玻璃的密度和折射率越大,抗析晶能力有所增强。随着Yb2O3的增加,玻璃在976 nm吸收系数增大,对应于Er^3+离子的2H11/2→4I15/2、4S3/2→4I15/2以及4F9/2→4I15/2跃迁的527,549,666 nm的上转换发光、红光与绿光发光强度比以及对应于4I13/2→4I15/2的1.53μm近红外荧光强度明显增加。当Yb2O3浓度为3.6%时,铝酸盐玻璃样品在近红外1.53μm荧光最强,此时Yb^3+→Er^3+正向能量传递效率η1最大,约为82.9%。该系列铝酸盐玻璃中Er3+离子1.53μm最大发射截面为0.77×10^-20 cm^2,荧光半高宽最大值为39.4 nm,荧光寿命最大值为4.46 ms。

Er^3＋单掺与Er^3＋／Yb^3＋双掺重金属氟氧化物玻璃的光谱性质

用高温熔融法制备了Er^3＋单掺与Er^3＋／Yb^3＋双掺重金属氟氧化物玻璃，研究了玻璃样品的热稳定性，测试了不同浓度掺杂下Er^3＋离子的吸收光谱、荧光光谱。应用Judd-Ofelt理论计算了各样品的强度参数Q（t=2，4，6），计算了理论振子强度、实验振子强度、自发跃迁几率、荧光分支比及辐射寿命，由荧光光谱计算了荧光半高宽，分析了Er^3＋离子掺杂浓度对其光谱特性的影响。

关于[CaY]F2:Yb^3+,Er^3+荧光粉的水热合成、上转换发光性质及温度传感能力的探究

采用一步水热法合成了[CaY]F2晶体以及系列不同掺杂比例的[CaY]F2:Yb^3+,Er^3+荧光粉产品,通过XRD和EDS测试对产品进行物相纯度分析、元素组成分析以及元素分布分析.接着探究了[CaY]F2:Yb^3+,Er^3+荧光粉的上转换发光性能并得出Yb^3+,Er^3+离子的优化浓度分别为12%,3%,其在绿光区域和红光区域均有发射带,分别归因于Er^3+的2H11/2/4S3/2→4I15/2和4F9/2→4I15/2跃迁.最重要的是,该工作中基于Er^3+的热耦合能级探讨了[CaY]F2:12%Yb^3+,3%Er^3+荧光粉的温度传感能力,结果显示当温度为523K时SA有最大值0.00413K-1,表明该材料可能在控温、传感等领域具有潜在用途。

Er^3＋ - Yb^3＋共掺碲酸盐光纤上转换光谱研究

采用波长为976nm的半导体激光器以透镜耦合方式抽运自制的掺Er^3＋ - Yb^3＋碲酸盐短光纤，实验中可直接裸眼观测到很强烈的上转换绿色荧光，3dB带宽为20nm，中心波长为546nm，所需光纤长度仅1．8cm,荧光平均波长以及3dB带宽具有不依赖抽运功率的稳定性,并且分析了上转换绿光的主要发光机理。

Bi/Yb^3+,Er^3+∶TiO2复合纳米纤维的合成及光催化产氢性能

以静电纺丝技术制备的稀土Yb3+和Er3+共掺杂TiO2纳米纤维为基质,结合水热法合成了Bi复合Yb3+,Er3+∶TiO2纳米纤维光催化剂。以三乙醇胺为牺牲剂,研究了Bi/Yb3+,Er3+∶TiO2的紫外、可见、近红外和全谱光催化产氢性能。结果表明:全谱光照5 h,产氢速率达到1650.3μmol·g-1·h-1。Bi作为一种新兴的非贵金属具有独特的等离子体光催化或辅助光催化性能,能与稀土元素丰富的能级结构和特殊的上转换发光特性相结合。对TiO2进行双重协同修饰改性,可以有效提高TiO2纳米纤维的光催化活性。

Upconversion properties of Er^3＋/Yb^3＋ co-doped TeO2-Nb2O5-Li2O glasses

The Er^3＋/Yb^3＋ co-doped TeO2-Nb2O5-Li2O glass is prepared by conventional melting method, and its upconversion spectra are measured. The intense green upconversion luminescence upon excitation with a 976 nm laser diode is observed with the naked eyes. The dependence of luminescence intensity on the ratio of Yb^3＋/Er^3＋ is discussed in detail, and the relationship between the ratio of green luminescence intensity to red luminescence intensity and the ratio of Yb^3＋/Er^3＋ is also studied, The luminescence intensity increases with the ratio of Yb^3＋/Er^3＋ increasing. The ratio of Yb^3＋/Er^3＋ plays a more important role than the concentration of Er^3＋ in determining the upconversion luminescence intensity. The ratio of green luminescence intensity to red luminescence intensity reaches a maximum when ratio of Yb^3＋/Er^3＋ is 3. Thus the glass could be one of the potential candidates for LD pumping solid-state lasers.