过渡族离子掺杂及核壳结构对上转换纳米晶发光性质影响研究

发布时间：2017-03-29 20:13

  本文关键词：过渡族离子掺杂及核壳结构对上转换纳米晶发光性质影响研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：在NaYF_4:Yb,Er上转换纳米晶基质中通过共掺杂过渡族离子Fe~(3+)上转换荧光强度增强了近7倍,在掺杂浓度达到20%时出现了最大的红绿色上转换荧光强度比。我们通过水热法制备了过渡族离子共掺杂的上转换纳米晶,观察到过渡族离子的掺杂能够选择性地增强上转换荧光,同时对晶相和晶粒尺寸也可以实现调控。对于这种共掺杂所引起的选择性上转换荧光增强,我们提出了Yb3+-Fe~(3+)二聚体这种机制。我们认为Yb3+-Fe~(3+)和Er3+之间的能量传递以及晶场周围对称性的改变引起了这种增强效应。随着过渡族离子掺杂浓度的增加,过渡族离子之间的交换相互作用引起了上转换荧光的猝灭。这些结果对于Yb3+和过渡族离子共掺杂的上转换纳米晶在临床生物体内医学成像等方面有很大的潜在研究应用提供了价值理论及材料基础。为了进一步研究这种过渡族离子共掺杂上转换纳米晶在荧光增强方面的改进,我们采取核壳包裹的方式来继续增强上转换荧光。实验结果表明不同的反应时间对壳层厚度的影响直接影响着上转换荧光发射强度。反应时间过长或是过短均会引起壳层厚度以及核壳包裹的均匀性。在最优的反应浓度下,4h的反应时间能得到最强的上转换荧光强度。同时对过渡族离子共掺杂的上转换纳米晶而言,二氧化硅壳层的包裹能够极大的改善其在水中的溶解性,为这种上转换材料在生物医学成像领域的应用奠定了基础。
【关键词】：上转换纳米晶 过渡族离子 核壳结构 光致发光
【学位授予单位】：长春工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ422;TB383.1
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 第一章 绪论7-19
• 1.1 引言7-8
• 1.2 上转换发光材料8-13
• 1.2.1 上转换发光材料的组成8-10
• 1.2.2 影响上转换发光效率的因素10-12
• 1.2.3 增强上转换发光效率的方法12-13
• 1.3 上转换纳米晶发光机理13-15
• 1.3.1 激发态吸收14
• 1.3.2 能量传递上转换14-15
• 1.3.3 光子雪崩15
• 1.4 上转换纳米晶的合成方法15-17
• 1.4.1 高温热解法16
• 1.4.2 水热法16-17
• 1.4.3 共沉淀法17
• 1.4.4 微乳液法17
• 1.5 上转换发光材料的应用17-18
• 1.6 本论文研究内容和意义18-19
• 第二章 过渡族离子掺杂对上转换纳米晶发光性质影响的研究19-31
• 2.1 引言19-20
• 2.2 样品制备20
• 2.2.1 化学试剂和实验仪器20
• 2.2.2 Fe~(3+)离子掺杂NaYF_4上转换纳米晶的制备20
• 2.2.3 Cr/Mn/Co/Ni离子掺杂NaYF_4上转换纳米晶的制备20
• 2.3 结果与讨论20-30
• 2.3.1 XRD结果分析21-24
• 2.3.2 TEM结果分析24-25
• 2.3.3 上转换荧光光谱分析25-27
• 2.3.4 过渡族离子掺杂的影响27-30
• 2.4 结论30-31
• 第三章 核壳结构对上转换纳米晶发光性质影响的研究31-36
• 3.1 引言31
• 3.2 样品制备31-32
• 3.2.1 化学试剂和化学仪器31
• 3.2.2 样品制备31-32
• 3.3 结果分析32-35
• 3.4 结论35-36
• 第四章 结论36-37
• 致谢37-38
• 参考文献38-42
• 作者简介42
• 攻读硕士学位期间研究成果42

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