Er 3+ /Tm 3+ 掺杂上转换纳米材料的制备和发光机制研究
发布时间：2021-06-02 18:06
随着科学技术的发展,越来越多的人们投入到上转换纳米发光材料的制备及发光性质的研究当中。上转换发光材料拥有独特的反斯托克斯位移发光,产生的发射光谱带宽,发射强度大,结构稳定,穿透力强,对生物组织细胞无杀伤力以及自发背景荧光弱等优点,上转换纳米发光材料经常被应用于显示,生物医学分析检测技术、生物治疗等诸多领域。本论文以Sc4Zr3O12和β-NaErF4分别作为基质材料,使用水热法制备出了稀土三掺的Sc4Zr3O12、掺杂处理的β-NaErF4以及β-NaErF4和硫氮掺杂CDs的复合材料,对上述纳米材料的形貌结构、发光性质和能量传递等进行了深入研究,有以下主要结果:（1）以氧化钪、硝酸锆和所需掺杂的稀土氧化物为原料,在一定的水热条件下通过煅烧得到Sc4Zr3O12纳米发光材料,制备出的纳米材料经XRD测试显示结晶性良好。在980...
【文章来源】：辽宁大学辽宁省 211工程院校
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
稀土元素所在位置图
第1章绪论9的光子hυ1后，实现了E0→E1能级的跃迁，而后再次吸收了一个能量为相应能级之差ΔE2=E3-E2的光子hυ2，从而满足E1→E2能级的跃迁。其整体表现为基态电子连续吸收hυ1、hυ2光子后，产生E1→E2能级的跃迁，此过程是最为基础的上转换过程。处于激发态能级（E2）的电子通过E2→E0能级的辐射跃迁发射出一个能量为hυ1+hυ2的光子，即实现了上转换发光。图1-3能量传递示意图1.3.2能量传递上转换（EnergyTransferUpconversion，ETU）能量传递一般是指不同离子之间（发光中心和敏化离子）进行的能量交换过程，如图1-3（b）所示，与上一种方式而言其转换效率有所提高。处于基态的敏化离子被激发后，产生E0→E1的能级跃迁，他们将通过能量共振的方式将能量传递给附近的激活离子产生E0→E2的能级跃迁，敏化离子经无辐射弛豫回到基态。处于E2能级的激活离子将以同样的传递方式进行E2→E3能级的跃迁，再通过E3→E0的辐射跃迁发射出一个能量为2hυ1的光子，实现上转换发光。
第1章绪论12特性，需要进行后续处理才能进行生物检测应用等。1.4.5溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是将含有稀土离子的金属醇盐或卤化物的前驱体溶液充分混合后，在液相中进行水解、缩聚等复杂的反应后，从湿凝胶变成干凝胶，在经过烘干处理后，进行烧结，得到稀土上转换纳米发光材料。该方法操作简便，要求低等优点，但是其反应时太长，且需要高温处理。一般用该方法生产玻璃以及陶瓷材料居多。1.5稀土上转换纳米发光材料的应用由于稀土离子独特的电子组态以及丰富能级结构，并结合纳米材料的独有特点，稀土上转换纳米发光材料在诸多领域显示出其强大的魅力和无比广大的应用前景[32]。1.5.1太阳能电池对于目前的太阳能电池而言，大多是都是硅基太阳能电池，硅半导体的带隙为1.12eV，这意味着太阳光中的大部分近红外光和红外光不能被太阳能电池吸收，如何提高电池的转换效率一直是当前研究的重点话题[37]。利用稀土离子的上转换特性，通过吸收近红外和红外光，转换成能够被太阳能电池所吸收的可见光，拓宽太阳能电池对光的响应范围，从而改善太阳能电池对自然光利用不够充分的问题。Hao等人[39]发现将上转换纳米粒子掺入到TiO2中时，能使染料敏化太阳能电池的转换效率得到提高。图1-4太阳能电池
本文编号：3210502
【文章来源】：辽宁大学辽宁省 211工程院校
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
稀土元素所在位置图
第1章绪论9的光子hυ1后，实现了E0→E1能级的跃迁，而后再次吸收了一个能量为相应能级之差ΔE2=E3-E2的光子hυ2，从而满足E1→E2能级的跃迁。其整体表现为基态电子连续吸收hυ1、hυ2光子后，产生E1→E2能级的跃迁，此过程是最为基础的上转换过程。处于激发态能级（E2）的电子通过E2→E0能级的辐射跃迁发射出一个能量为hυ1+hυ2的光子，即实现了上转换发光。图1-3能量传递示意图1.3.2能量传递上转换（EnergyTransferUpconversion，ETU）能量传递一般是指不同离子之间（发光中心和敏化离子）进行的能量交换过程，如图1-3（b）所示，与上一种方式而言其转换效率有所提高。处于基态的敏化离子被激发后，产生E0→E1的能级跃迁，他们将通过能量共振的方式将能量传递给附近的激活离子产生E0→E2的能级跃迁，敏化离子经无辐射弛豫回到基态。处于E2能级的激活离子将以同样的传递方式进行E2→E3能级的跃迁，再通过E3→E0的辐射跃迁发射出一个能量为2hυ1的光子，实现上转换发光。
第1章绪论12特性，需要进行后续处理才能进行生物检测应用等。1.4.5溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是将含有稀土离子的金属醇盐或卤化物的前驱体溶液充分混合后，在液相中进行水解、缩聚等复杂的反应后，从湿凝胶变成干凝胶，在经过烘干处理后，进行烧结，得到稀土上转换纳米发光材料。该方法操作简便，要求低等优点，但是其反应时太长，且需要高温处理。一般用该方法生产玻璃以及陶瓷材料居多。1.5稀土上转换纳米发光材料的应用由于稀土离子独特的电子组态以及丰富能级结构，并结合纳米材料的独有特点，稀土上转换纳米发光材料在诸多领域显示出其强大的魅力和无比广大的应用前景[32]。1.5.1太阳能电池对于目前的太阳能电池而言，大多是都是硅基太阳能电池，硅半导体的带隙为1.12eV，这意味着太阳光中的大部分近红外光和红外光不能被太阳能电池吸收，如何提高电池的转换效率一直是当前研究的重点话题[37]。利用稀土离子的上转换特性，通过吸收近红外和红外光，转换成能够被太阳能电池所吸收的可见光，拓宽太阳能电池对光的响应范围，从而改善太阳能电池对自然光利用不够充分的问题。Hao等人[39]发现将上转换纳米粒子掺入到TiO2中时，能使染料敏化太阳能电池的转换效率得到提高。图1-4太阳能电池
本文编号：3210502
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