基于稀土掺杂上转换纳米材料NaYF_(4):Yb,Er@TGA直接对金属离子进行定量分析的方法探究

目的:基于荧光猝灭或增强机制,构建稀土掺杂上转换纳米材料NaYF_(4):Yb,Er@TGA直接对金属离子进行定量分析的方法,实现对金属离子快速、准确、灵敏检测。方法:通过溶剂热法制备出性能优良的稀土掺杂上转换纳米材料NaYF_(4):Yb,Er@TGA,并对其进行表征;通过测量14种常见的金属离子对NaYF_(4):Yb,Er@TGA荧光强度的影响,筛选能够引起NaYF_(4):Yb,Er@TGA荧光强度增强或下降,且与金属离子浓度呈线性关系的金属离子类型,进而建立检测新方法。结果:金属离子Mg^(2+)、Fe^(3+)分别在浓度范围为0~7.00μg/mL、0~6.00μg/mL与NaYF_(4):Yb,Er@TGA的荧光强度呈现良好的线性关系,其标准曲线方程的线性系数分别为0.9924、0.9982,检出限分别为1.79μg/mL、1.30μg/mL,加标回收率分别为95.5%~98.8%、92.5%~97.8%,方法相对标准偏差分别为4.05%、8.18%。结论:该方法检测限低、准确度较高、精密度较好,有望用于实际样品中Mg^(2+)、Fe^(3+)定量分析。

高热稳定CaGdAlO_(4)∶Er^(3+)/Yb^(3+)荧光粉的上转换发光及其温度传感性能

获得具有良好热稳定性和发光性能的非接触式光学温度传感材料是目前的研究热点之一,本工作通过高温固相法制备了Er^(3+)/Yb^(3+)共掺CaGdAlO_(4)∶Er_(x),Yb_(0.10)(x=0.006、0.008、0.010、0.012、0.014)荧光粉,尺寸大小分布在0.6~4.2μm。在980 nm激光激发下,该荧光粉在500~700 nm发射谱由两个发射带组成,528和550 nm处两个较强的绿光发射带,归属于Er^(3+)的^(2)H_(11/2)→^(4)I_(15/2)、^(4)S_(3/2)→^(4)I_(15/2)能级跃迁,663 nm处较弱的红光发射带,归属于Er^(3+)的^(4)F_(9/2)→^(4)I_(15/2)能级跃迁。上转换发光强度最大组分为CaGdAlO_(4)∶Er_(0.010),Yb_(0.10)。300~573 K变温发射谱表明,基于荧光强度比FIR_(528/550)参数,温度传感绝对灵敏度S_(A)从44.4×10^(-4) K^(-1)(@300 K)先增大到52.0×10^(-4) K^(-1)(@445 K)随后减小到49.0×10^(-4) K^(-1)(@573 K)。相对灵敏度S_(R)则从0.95×10^(-2) K^(-1)(@300 K)单调减小到0.27×10^(-2) K^(-1)(@573 K)。冷热循环实验表明该材料的热重复性优于98%。结果表明,CaGdAlO_(4)∶Er_(0.010),Yb_(0.10)荧光粉在光学温度传感领域具有潜在的应用前景。

棒状结构NaGdF_(4):Yb^(3+),Er^(3+)上转换发光性能的研究

以乙二胺四乙酸二钠(EDTD-2Na)为螯合剂,采用水热法合成了棒状结构的NaGdF_(4):Yb^(3+),Er^(3+)纳米粉末。分别借助X射线衍射(XRD)、荧光光谱仪(PL)和扫描显微镜(SEM)对其晶体结构、发光强度和表面形貌进行分析和表征。探究了稀土前驱体、水热温度和水热时间的实验条件对NaGdF_(4):Yb^(3+),Er^(3+)纳米粉末上转换发光强度的影响;研究了氟源和钠源对NaGdF_(4):Yb^(3+),Er^(3+)晶体形貌和上转换发光强度的改善;同时,采用煅烧处理的方法,进一步探究样品的形貌和发光强度收到的影响。实验结果表明NH4F与NaOH作为氟源和钠源及200℃煅烧1 h得到的棒状结构NaGdF_(4):Yb^(3+),Er^(3+)的发光强度最好,色坐标(CIE)绿色发光强度从84%提升到94.88%。

Improved anti-Stokes energy transfer between rare earth ions in Er(0.5)Yb(9.5):FOV oxyfluoride vitroceramics explains the strong color reversal

The widely used energy transfer theory is a foundation of luminescence, in which the rates of Stokes and anti-Stokes processes have the same calculation formula. An improvement on the anti-Stokes energy transfer to explain the fluorescence intensity reversal between the red and green fluorescence of Er（0.5）Yb（9.5）：FOV is reported in the present article. The range of the intensity reversal Z was measured to be 877. Dynamic processes for 16 levels were simulated. A coefficient, the improvement factor of the intensity ratio of Stokes to anti-Stokes processes in quantum Raman theory compared to classical Raman theory, is introduced to successfully describe the anti-Stokes energy transfer. A new method to calculate the distance between the rare earth ions, which is critical for the energy transfer calculation, is proposed. The validity of these important improvements is also proved by experiment.

NaYF_(4)∶Yb,Er纳米粒子的合成及免疫传感器的制备与应用

稀土掺杂发光纳米材料具有独特的性质,如发射寿命长、发射波段窄、Stokes位移大、光稳定性强、荧光寿命长、反自发荧光能力强等特点,为进一步探索稀土纳米粒子在生物传感器方面的应用,首先研究上转换稀土纳米粒子的可控合成,后采用巯基乙酸(TGA)对其表面进行改性,再将其固癌胚抗原制备免疫传感器,进行了电化学发光测试和样品检测。结果表明:溶剂法合成的纳米粒子形貌均一,分散性好,构建的免疫传感器的检测极限低达3.2pg/mL。

Ho^(3+)/Yb^(3+)共掺杂ZnS上转换发光及其温度传感性能

采用高温固相法成功合成了不同摩尔比(Ho^(3+)/Yb^(3+)=1∶3、1∶6、1∶9、1∶12、1∶15、1∶19)的纯六方相ZnS基质上转换材料.X射线衍射对粉体的物相结构进行分析,扫描电子显微显示了荧光粉的形貌和尺寸,能量色散X射线能谱揭示了荧光粉中存在Zn、S、Ho和Yb元素.在980 nm激光的激发下,Ho^(3+)/Yb^(3+)共掺ZnS的荧光粉发出肉眼可见的明亮的绿光,显示出优异的绿色上转换特性.此外,在303~623 K温度范围内研究了ZnS∶Ho^(3+)/Yb^(3+)荧光粉的温度传感特性,计算出最大绝对灵敏度为1.26%K^(-1),发光颜色随温度而变化.本工作的研究结果表明稀土掺杂的ZnS基质材料在温度传感应用方面具有很大的潜力.

双钙钛矿结构Rb_(3)GaF_(6)∶Er^(3+),Yb^(3+)的合成及上转换发光特性研究

双钙钛矿结构化合物具有化学稳定性高、声子能量低、易于稀土离子掺杂和多种可调变的晶体学格位等优点,是一种优良的上转换发光基质材料。本文采用高温固相法在600℃下合成了双钙钛矿结构Rb_(3)GaF_(6)∶Er^(3+),Yb^(3+)上转换发光材料,并采用X射线粉末衍射仪(XRD)、场发射扫描电镜(SEM)和荧光光谱仪对其成分、结构和发光特性进行系统表征。在980 nm激发下,制备的样品在521和548/561 nm处产生的绿光发射分别归因于Er^(3+)的^(2)H_(11/2)-^(4)I_(15/2)、^(4)S_(3/2)-^(4)I_(15/2)能级上的电子跃迁,同时在656 nm处产生的红光发射对应于Er^(3+)的^(4)F_(9/2)-^(4)I_(15/2)能级上的电子跃迁。此外,本文探究了Rb_(3)GaF_(6)∶Er^(3+),Yb^(3+)的上转换发光机理。

不同环境中X射线激光Yb靶表面氧化研究

用电子束蒸发方法淀积制备 X射线激光稀土元素 Yb薄膜靶 ,将薄膜靶在不同的环境气氛中进行氧化。用 X射线光电子谱 ( XPS)、俄歇电子谱 ( AES)和 X射线衍射 ( XRD)方法研究了 Yb薄膜靶表面氧化层的元素价态、组分和微观结构。发现薄膜表面氧化层中存在分层结构 ,干燥空气中储存的 Yb薄膜表面氧化层由表及里的组分依次为化学吸附水、氢氧化物、氧化物及金属元素。表面氢氧化物和氧化物以非晶态形式存在。潮湿空气中水分是薄膜靶氧化速率增加的主要原因。

非晶态化学镀Ni-P-Yb-ZrO_2复合镀层的工艺研究

为了提高非晶态化学镀Ni-P镀层的综合性能,向Ni-P化学镀液中添加纳米ZrO2粒子及稀土Yb,获得Ni-P-Yb-ZrO2复合镀层。分析了镀液组分(纳米ZrO2、稀土Yb、表面活性剂)的添加量及操作工艺参数(pH值、搅拌速度)对Ni-P-Yb-ZrO2复合镀层中纳米ZrO2粒子含量的影响,并确定了最佳的镀液组分添加量和操作工艺参数。在该最佳条件下获得的Ni-P-Yb-ZrO2复合镀层,表面平整,纳米ZrO2粒子分散较为均匀,耐磨性能优异且结合力良好。

纳米TiO_2基质掺杂稀土离子Er^(3+)和Yb^(3+)的上转换发光特性

采用溶胶-凝胶法制备了掺杂稀土离子Er3+及Er3+/Yb3+的TiO2纳米晶体,考察了样品在980 nm激发光源作用下,不同的稀土离子掺杂量、不同的焙烧温度、不同的激发温度等对其上转换发光特性的影响,并对Er3+/Yb3+共掺杂的上转换发光机制进行了探讨.

980nm激光激发下Er^(3+)和Yb^(3+)共掺杂氟氧玻璃的上转换发光

制备了一种新型的上转换发光材料 ,它不仅具有较高的上转换发光效率 ,而且还避免了氟化物基质的缺点。其组分为 5 8.5 2 %PbF2 34.4 3%GeO2 3%Al2 O3 0 .0 5 %Er2 O3 4 %Yb2 O3 ,其中GeO2 为玻璃形成体氧化物 ,PbF2 和Al2 O3 为调整剂 ,以共掺杂Er3 + 和Yb3 + 离子为上转换研究的对象。测量了该玻璃系统在 980nm半导体激光器激发下的上转换发光光谱 ,观察到很强的 6 5 8nm的红光和 5 4 8,5 2 6nm的绿光 ,而且红光的发射强度远远强于绿光。通过对上转换发光强度与激发强度关系曲线的拟合 ,表明此材料的绿光发射和红光发射都为双光子过程。研究了激发光的工作电流与上转换荧光强度的关系 。

Yb^(3+)∶KY(WO_4)_2晶体生长与光谱性能

采用泡生法生长Yb∶KYW晶体,通过XRD分析确认所生长的晶体为-βYb∶KYW。TG-DTA测量结果表明,晶体的熔点为1045℃,相变温度为1010℃。测得晶体红外光谱和拉曼光谱,对其峰值所属振动的归属进行了指认,并测量了晶体的吸收光谱和荧光光谱。结果表明,Yb∶KYW晶体在940,980 nm附近有很强的吸收峰,主峰980 nm处的吸收截面积为1.34×10-19cm2;该晶体在990,1010,1030 nm附近都有较强的荧光发射峰,其中最强发射峰1030 nm的发射线宽高达16 nm,有望作为可调谐激光器的增益介质。计算得其1030 nm受激发射截面积为3.1×10-20cm2。

Yb:GdVO_4晶体的缺陷研究

Yb:GdVO4晶体是一种很好的激光材料,但缺陷会对晶体的激光性能产生严重影响,开展对该晶体的缺陷研究有助于提高晶体质量。采用提拉法生长了Φ25mm×20mm,掺杂浓度为2%的Yb:GdVO4晶体;分析了晶体的结构及其对晶体解理性的影响;采用化学腐蚀法,以盐酸、氢氟酸为腐蚀剂,对晶体的主要晶面进行了化学腐蚀实验,通过其腐蚀坑形貌对晶体中的位错和晶界进行了研究;对晶体进行了高分辨X衍射实验,结果表明晶体中存在镶嵌块结构;开裂及散射颗粒也为晶体中较常见缺陷。分析了缺陷的成因并提出了预防措施。

稀土化合物Yb(OTf)_3催化的有机合成反应的最新进展

研究和开发环境友好的有机合成反应是"绿色化学"研究的一个重要内容,其中也包括新型绿色催化剂的研究。本文对近两年来Yb(OTf)3作为催化剂的有机合成反应按照反应类型进行了综述。进一步总结和拓展了Yb(OTf)3的催化范围,证明了稀土化合物广泛的应用前景。

水热合成稀土氟化物材料YLiF_4∶Yb,Tm的上转换发光特性

利用水热法合成了掺杂Tm3+ 和Yb3+ 的YLiF4 材料 ,并研究了Tm3+ 和Yb3+ 在材料中的光吸收 ,以及 980nm红外光激发下不同Tm3+ 浓度掺杂下的上转换发光特性。实验发现 ,在 980nm激光激发下 ,材料可发出可见光。上转换发光光谱中包括蓝光和红光。与蓝光相比 ,红光强度要弱 1～ 2个数量级。上转换发光强度和浓度关系研究显示 ,当Tm3+ 浓度为 0 .3 % (摩尔分数 )时上转换发光达到最强 ,大于 0 3 % (摩尔分数 )后发光开始减弱。通过分析输出光强与泵浦功率的双对数曲线 ,发现Tm3+ 的蓝光发射和红光发射均属于双光子过程。

YF_3∶Yb,Er纳米晶的固相合成及上转换发光性能

采用一种简单的低温固相法制备了YF3∶Yb,Er纳米晶,重点探究了烧结温度、烧结时间对纳米晶微结构及发光性能的影响。通过XRD、SEM和FA对样品进行了表征。XRD结果表明:烧结温度达到400℃,烧结时间达到1h,即可获得正交相的YF3∶Yb,Er纳米晶;SEM分析表明:制备的YF3∶Yb,Er纳米晶呈现光滑的类球形,粒径随烧结温度升高及烧结时间增加而变大;FA结果显示:在980nm红外激光激发下,样品的可见光发射峰分别位于波长409、524、547和657nm处,其强度与烧结温度、烧结时间正相关。

ZBLAN玻璃中Nd^(3+),Tm^(3+),Yb^(3+)的上转换发光特性

采用高温固相法制备了Nd,Tm和Yb掺杂的ZBLAN玻璃上转换材料。Tm3+,Yb3+的摩尔浓度分别固定为0.01%,0.3%,Nd3+摩尔浓度变化范围为0.1%～2%。在室温下,测试了样品在300～1 000nm间的吸收光谱。在798 nm近红外光激发下,测试了样品的上转换光谱。实验发现,样品在798 nm红外光激发下发出了较强的多波段(红,蓝和绿)的可见光。由上转换可见光各波段的发射谱线,给出了能级跃迁机制。蓝光主要来源于Tm3+的激发态1G4到基态3H6的跃迁,绿光来源于Nd3+的2H7/2到基态4I9/2的跃迁,红光来源于Nd3+的2H11/2到基态4I9/2的跃迁。研究发现,在Nd3+,Tm3+,Yb3+∶ZBLAN玻璃样品中存在激发态吸收,能量转移和交叉弛豫等上转换过程。其发光机理是Nd3+,Tm3+和Yb3+离子之间的能量转移。根据Nd3+摩尔浓度不同其上转换发光强度不同,分析了掺入稀土的浓度对上转换发光效率的影响。当Nd3+浓度为1.5%(摩尔分数)时上转换发光最强,大于1.5%后发光开始减弱。

硼酸在合成La-Yb-Er体系发光材料中作用的研究

本文通过共沉淀的实验工艺，以La2O3为基质，Er^3＋离子为发光中心，Yb^3＋离子为敏化中心，在前驱体的烧结过程中加入不同量的H3BO3，制备了La-Yb—Er体系发光材料，实验结果显示在1300℃的温度条件下，硼酸的加入量为前驱体总量的1／5～1／3时，烧结后得到以发红光为主的上转换发光材料，并对作用机理进行分析。

Er^(3+),Yb^(3+)∶Y_2O_3激光陶瓷粉体制备与性能研究

以Y2O3,Yb2O3和Er2O3为原料,控制溶液的pH值为3~4左右,采用柠檬酸溶胶-凝胶法制备出Er,Yb∶Y2O3倍半氧化物激光陶瓷前驱粉体。对所得到的粉体进行XRD测试,结果表明最佳煅烧温度为1000℃,并且晶化完全。经过差热-热重分析表明,粉体在1000℃煅烧后不再失重。荧光光谱分析发现,荧光发射的最强峰位于1530 nm处,是Er3+的4I13/2-4I15/2谱相导致的荧光发射。

976nm激发下Tm^(3+)/Yb^(3+)共掺TiBa玻璃微球上转换发光的形貌共振

制备了Tm3+ /Yb3+ 共掺高折射率TiBa玻璃微球 ,玻璃基材主要成分为 :TiO2 ,BaCO3和SiO2 ,稀土 (% ,摩尔分数 )掺杂 0 5Tm2 O3和 3Yb2 O3。用 976nm激光激发测量了它们的上转换蓝光发射。利用光学微腔理论讨论了玻璃微球荧光光谱中的形貌共振 ,并用Mie理论公式对共振峰间隔进行了计算 ,实验结果与计算结果相符。