一维稀土荧光材料的制备与荧光设计
发布时间：2021-11-25 20:37
稀土上转换微纳荧光材料是一种吸收低光子能量转换为高光子能量的明星材料。由于其独特的荧光特性如无背底,谱线色纯度高和无漂白等,该种材料已广泛应用在新光源、显示成像、防伪和荧光探针等领域。在稀土化合物所具有的光、电、磁三大功能中,最具研究潜力的功能就是发光,因此对稀土发光材料进行深入研究的意义非常重大。但是,由于稀土发光来源于4f电子层内的宇称禁戒跃迁,连同表面效应,导致荧光效率不高和单颗粒荧光图案空间分辨率低,制约着其实际应用。本论文以增强荧光效率和可视化单颗粒荧光图案为目的,采用共聚焦显微镜成像模式系统研究了一维单颗粒NaYF4:Yb3+/Ln3+(Ln3+=Er3+,Ho3+和Tm3+)微纳米棒的荧光发射增强、输运和图案调控等一系列荧光特性,揭示了控制荧光强度和图案调控隐藏的物理机制。具体研究分为以下几个部分:第一部分:综述了稀土上转换发光材料的研究现状,介绍了稀土离子的4f层内光谱理论及Yb3+敏化的掺杂发光...
【文章来源】：西安建筑科技大学陕西省
【文章页数】：60 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
ESA过程示意图
西安建筑科技大学硕士学位论文4叉弛豫，结果是一个离子跃迁回基态能级，而另一个离子可达到能量更高的激发态能级。连续能量转移(SET，successiveenergytransfer)、合作上转换(CU,cooperativeupconversion)与交叉弛豫(CR,crossrelaxation)是能量转移的几种主要形式。①连续能量转移(SET,SuccessiveEnergyTransfer)。不同类型的离子之间容易发生SET过程，图1.2展示了SET过程的原理：当处于激发态能级的离子和处于基态E1能级上的离子满足能量匹配的要求时，它们之间会发生相互作用，使得E1能级上的离子接收能量，然后从基态E1能级跃迁到能量较高的激发态E2能级，而另一离子则会因失去能量发生无辐射驰豫，再次回到基态能级。在此情况下，还可能发生第二次能量转移，也就是说，E2能级上的离子还可能通过再次接收能量的方式而跃迁到能量更高的E3能级。这个过程就是连续能量转移（SET）。图1.2SET过程示意图②交叉驰豫(CR,CrossRelaxation)。无论是相同类型的离子间还是不同类型的离子间都有可能发生CR过程。图1.3展示了交叉驰豫的原理：若有两种同时处于激发态的离子，处于E2能级的离子将能量转移给处于E3能级的另一个离子，这使得处于E3能级的离子跃迁到E4能级，而另一个离子则返回能量更低的E1能级。
西安建筑科技大学硕士学位论文5图1.3CR过程示意图③合作上转换(CU,CooperativeUpconversion)。同一类型并且都处于激发态能级的离子之间才可发生CU过程，它的本质是三个离子之间的互相作用，图1.4的原理为：两个跃迁到激发态能级的离子同时将能量转移给一个在E1能级上的离子，传递能量的两个离子返回到基态能级，接受能量的离子跃迁至激发态E3能级。图1.4CU过程示意图通过研究可知ET过程的本质其实是稀土离子间的互相作用，由此不难看出稀土离子的摩尔浓度大小对该过程有巨大影响。声子的参与可以补偿能量转移过程中发生的能量失配。在材料选择中，不管是晶体材料还是非晶态材料，都可采取单波长泵浦的激发方式。此外，为保证能量转移过程的发生，稀土离子的掺杂浓度必须达到足够高的水平。（三）光子雪崩(PA,PhotonAvalanche)1979年，Chivian[7]124等人在研究LaCl3晶体中Pr3+离子的上转换发光时，“光
【参考文献】：
期刊论文
[1]溶胶-凝胶法制备离子印迹聚合物及其用于选择性吸附重金属离子的综述[J]. 王蓝青,钟溢健,陈南春,解庆林. 材料导报. 2020(05)
[2]水热法合成AgInS2/ZnS核/壳结构量子点及其荧光性能[J]. 陈婷,胡晓博,徐彦乔,王连军,江莞,江伟辉,谢志翔. 无机化学学报. 2020(01)
[3]构建核壳结构增强Ho3+离子在镥基纳米晶中的红光上转换发射[J]. 严学文,王朝晋,王博扬,孙泽煜,张晨雪,韩庆艳,祁建霞,董军,高伟. 物理学报. 2019(17)
[4]高温固相法制备铝酸盐稀土发光材料及其发光性研究[J]. 吴春雷. 现代化工. 2019(08)
[5]CaYAlO4:Tb3+绿色荧光粉的低温燃烧合成及发光性能[J]. 王淑雪,邓靖宇,余龙,罗虎,高晓风,朱德生. 粉末冶金材料科学与工程. 2019(03)
[6]碳酸盐共沉淀法制备Ho,Tm:YAG纳米粉体[J]. 张学建,张守丰,夏晨阳,李春,李永涛,刘卉昇,杨益民. 吉林建筑大学学报. 2019(01)
[7]磁性纳米粒子的制备及其在生物医药领域中的应用[J]. 王妍. 山东化工. 2018(22)
[8]基质材料对Yb3+浓度调控的上转换荧光红绿比的影响[J]. 张翔宇,王丹,石焕文,王晋国,侯兆阳,张力东,高当丽. 物理学报. 2018(08)
[9]气相沉积法制备均苯四甲酸二酰亚胺纳米材料及传感应用[J]. 张海容,高登辉,李志英,张丽霞. 发光学报. 2018(02)
[10]我国稀土资源概况及应用前景[J]. 侯振宇,何扬. 内蒙古科技与经济. 2017(07)
硕士论文
[1]NaLuF4:Yb/Er同相/异相核壳结构的光学上转换性能研究[D]. 孙建城.哈尔滨工业大学 2019
[2]简便液相法制备一维微纳米材料及可见光催化性能研究[D]. 夏泽民.西南大学 2019
[3]Tm3+离子掺杂的透明玻璃陶瓷的光谱学研究[D]. 高当丽.陕西师范大学 2008
[4]稀土发光材料的研究进展[D]. 刘博林.东北师范大学 2008
本文编号：3518757
【文章来源】：西安建筑科技大学陕西省
【文章页数】：60 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
ESA过程示意图
西安建筑科技大学硕士学位论文4叉弛豫，结果是一个离子跃迁回基态能级，而另一个离子可达到能量更高的激发态能级。连续能量转移(SET，successiveenergytransfer)、合作上转换(CU,cooperativeupconversion)与交叉弛豫(CR,crossrelaxation)是能量转移的几种主要形式。①连续能量转移(SET,SuccessiveEnergyTransfer)。不同类型的离子之间容易发生SET过程，图1.2展示了SET过程的原理：当处于激发态能级的离子和处于基态E1能级上的离子满足能量匹配的要求时，它们之间会发生相互作用，使得E1能级上的离子接收能量，然后从基态E1能级跃迁到能量较高的激发态E2能级，而另一离子则会因失去能量发生无辐射驰豫，再次回到基态能级。在此情况下，还可能发生第二次能量转移，也就是说，E2能级上的离子还可能通过再次接收能量的方式而跃迁到能量更高的E3能级。这个过程就是连续能量转移（SET）。图1.2SET过程示意图②交叉驰豫(CR,CrossRelaxation)。无论是相同类型的离子间还是不同类型的离子间都有可能发生CR过程。图1.3展示了交叉驰豫的原理：若有两种同时处于激发态的离子，处于E2能级的离子将能量转移给处于E3能级的另一个离子，这使得处于E3能级的离子跃迁到E4能级，而另一个离子则返回能量更低的E1能级。
西安建筑科技大学硕士学位论文5图1.3CR过程示意图③合作上转换(CU,CooperativeUpconversion)。同一类型并且都处于激发态能级的离子之间才可发生CU过程，它的本质是三个离子之间的互相作用，图1.4的原理为：两个跃迁到激发态能级的离子同时将能量转移给一个在E1能级上的离子，传递能量的两个离子返回到基态能级，接受能量的离子跃迁至激发态E3能级。图1.4CU过程示意图通过研究可知ET过程的本质其实是稀土离子间的互相作用，由此不难看出稀土离子的摩尔浓度大小对该过程有巨大影响。声子的参与可以补偿能量转移过程中发生的能量失配。在材料选择中，不管是晶体材料还是非晶态材料，都可采取单波长泵浦的激发方式。此外，为保证能量转移过程的发生，稀土离子的掺杂浓度必须达到足够高的水平。（三）光子雪崩(PA,PhotonAvalanche)1979年，Chivian[7]124等人在研究LaCl3晶体中Pr3+离子的上转换发光时，“光
【参考文献】：
期刊论文
[1]溶胶-凝胶法制备离子印迹聚合物及其用于选择性吸附重金属离子的综述[J]. 王蓝青,钟溢健,陈南春,解庆林. 材料导报. 2020(05)
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[5]CaYAlO4:Tb3+绿色荧光粉的低温燃烧合成及发光性能[J]. 王淑雪,邓靖宇,余龙,罗虎,高晓风,朱德生. 粉末冶金材料科学与工程. 2019(03)
[6]碳酸盐共沉淀法制备Ho,Tm:YAG纳米粉体[J]. 张学建,张守丰,夏晨阳,李春,李永涛,刘卉昇,杨益民. 吉林建筑大学学报. 2019(01)
[7]磁性纳米粒子的制备及其在生物医药领域中的应用[J]. 王妍. 山东化工. 2018(22)
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[9]气相沉积法制备均苯四甲酸二酰亚胺纳米材料及传感应用[J]. 张海容,高登辉,李志英,张丽霞. 发光学报. 2018(02)
[10]我国稀土资源概况及应用前景[J]. 侯振宇,何扬. 内蒙古科技与经济. 2017(07)
硕士论文
[1]NaLuF4:Yb/Er同相/异相核壳结构的光学上转换性能研究[D]. 孙建城.哈尔滨工业大学 2019
[2]简便液相法制备一维微纳米材料及可见光催化性能研究[D]. 夏泽民.西南大学 2019
[3]Tm3+离子掺杂的透明玻璃陶瓷的光谱学研究[D]. 高当丽.陕西师范大学 2008
[4]稀土发光材料的研究进展[D]. 刘博林.东北师范大学 2008
本文编号：3518757
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