上转换纳米颗粒结构构建及动态颜色调节

发布时间：2021-11-15 22:57

　　稀土掺杂的上转换纳米材料具有吸收长波长光子发出短波长光子的性质,在生物、显示、防伪等诸多领域受到广泛关注。同时,丰富的发光颜色和高效的发光性能使其成为上转换研究领域的热点。一直以来,诸多学者在提高上转换发光强度方面做出大量的研究。在发光颜色调节方面,为了避免多次重复的合成,单一材料的动态多色调节是发光材料的理想状态。本文合成了三种尺寸均一的核壳结构上转换纳米颗粒。Ca2+的掺杂提高了上转换发光强度,Ce3+作为交叉弛豫的中心,Gd3+作为能量介导实现Eu3+的高效上转换发光,同时实现了材料在脉冲宽度和激光功率可调激发下的动态多色调节。这三种核壳结构有望应用在防伪、显示领域,具体的研究内容如下:1.合成了 NaYF4:Er/Ho/Ca@NaYF4双层核壳结构纳米颗粒,并对其形貌和发光性能进行表征,并进一步研究了稀土离子掺杂的影响和作用机制。在双层核壳结构中,Ca2+的掺杂增加了纳米颗粒的尺寸,使得颗粒形貌更加均一。在发光增强方面,Ca2+的掺杂通过改变镧系离子周围晶体场的方式提高了 Er/Ho组合在980 nm激发下的发光强度。同时,惰性NaYF4保护层的包覆进一步提高了发光强度。在发光... 

【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：87 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 上转换发光材料
        1.1.1 上转换材料的种类
        1.1.2 发光机理
    1.2 上转换发光增强
        1.2.1 基质材料的选择
        1.2.2 表面等离子体共振
        1.2.3 离子间的能量传递
        1.2.4 消除表面缺陷
        1.2.5 设计有效的核壳结构
    1.3 UCNP发射光谱调控
        1.3.1 稳态上转换颜色调节
        1.3.2 非稳态上转换颜色调节
    1.4 选题意义及研究内容
    1.5 参考文献
第二章 Ca~(2+)掺杂对NaYF_4:10Er/0.5Ho的上转换发光增强以及可调脉宽激发颜色调节
    2.1 前言
    2.2 实验部分
        2.2.1 实验试剂和仪器
        2.2.2 NaYF_4:Er/Ho/Ca纳米颗粒的制备
        2.2.3 NaYF_4:10Er/0.5Ho/30Ca@NaYF_4核壳纳米颗粒的制备
        2.2.4 材料表征与性能测试
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 结构和形貌表征
        2.3.2 Ho~(3+)掺杂对上转换发光的影响
        2.3.3 Ca~(2+)掺杂对上转换发光的影响
        2.3.4 脉冲宽度对发光的影响
    2.4 本章小结
    2.5 参考文献
第三章 脉宽可调808 nm激发对NaYF_4:Yb/Tm@NaYF_4:Yb/Ho/Ce@NaYF_4:Yb/Nd核壳结构发光性质的影响
    3.1 前言
    3.2 实验部分
        3.2.1 实验试剂和仪器
        3.2.2 NaYF_4:Yb/Tm纳米颗粒的制备
        3.2.3 NaYF_4:Yb/Tm@NaYF_4:Yb/Ho/Ce纳米颗粒的制备
        3.2.4 NaYF_4:Yb/Tm@NaYF_4:Yb/Ho/Ce@NaYF_4:Yb/Nd纳米颗粒的制备
        3.2.5 材料表征与性能测试
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 结构和形貌表征
        3.3.2 NaYF_4:Yb/Tm@NaYF_4:Yb/Ho@NaYF_4:Yb/Nd的上转换发光
        3.3.3 Nd~(3+)敏化层的敏化作用以及钝化作用
        3.3.4 Ce~(3+)对上转换发光的影响
        3.3.5 脉冲激光实现单一材料的发光调节
    3.4 本章小结
    3.5 参考文献
第四章 Gd~(3+)对Eu~(3+)的上转换发光增强及激光功率对发光颜色的影响
    4.1 前言
    4.2 实验部分
        4.2.1 实验试剂和仪器
        4.2.2 NaGdF_4:Eu纳米颗粒的制备
        4.2.3 NaGdF_4:Eu@NaGdF_4:Yb/Tm纳米颗粒的制备
        4.2.4 NaGdF_4:Eu@NaGdF_4:Yb/Tm@NaGdF_4:Yb/Nd/Er纳米颗粒的制备
        4.2.5 材料表征与性能测试
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 结构和形貌表征
        4.3.2 核壳结构的的上转换发光
        4.3.3 Gd~(3+)的能量传导作用
        4.3.4 掺杂浓度发光颜色调节
        4.3.5 激光功率密度对发光颜色的调节
    4.4 本章小结
    4.5 参考文献
第五章 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 展望
致谢
硕士期间发表的学术论文及申请专利
学位论文评阅及答辩情况表


【参考文献】：
期刊论文
[1]Microstructure investigation and multicolor upconversion in Yb3+/Ln3+（Ln=Er/Tm/Ho） ions doped α-Sialon[J]. Sang Hoon Jeong,Yuwaraj K.Kshetri,Seung Ho Kim,Sung Hun Cho,Soo W.Lee.  Progress in Natural Science:Materials International. 2019(05)
[2]Revisit of energy transfer upconversion luminescence dynamics—the role of energy migration[J]. TU Lang Ping,ZUO Jing,ZHANG Hong.  Science China（Technological Sciences）. 2018(09)
[3]Y2O2S:Yb,Ho上转换发光材料的制备及性能[J]. 韩朋德,朱怡青,张乐,陈雁,王丽熙,张其土.  硅酸盐学报. 2012(07)



本文编号：3497665