上转换发光基本知识.ppt

第一页，共十九页，2022年，8月28日 1959年，Bloemberge在Physical Review Letter上发表文章提出，用960nm的红外光激发多晶ZnS，观察到了525nm绿色发光。 1966年，Auzel在研究钨酸镱钠玻璃时，发现当基质材料中掺入Yb3+离子时，在红外光激发下Er3+、Ho3+和Tm3+离子的可见发光提高了两个数量级，由此正式提出了“上转换发光”的观点。 背景 第二页，共十九页，2022年，8月28日 上转换发光的概念 上转换发光又称为反-斯托克斯发光（Anti-Stokes），斯托克斯定律认为材料只能受到高能量波长短的光激发，发出低能量长波长的光。而上转换发光认为长波长光激发下，可持续发射波长比激发波长短的光。 第三页，共十九页，2022年，8月28日 根据基质材料可分为5类，包括氟化物、氧化物、氟氧化物、卤化物和含硫化合物。 其中就上转换发光效率而言，一般认为氯化物＞氟化物＞氧化物，这是单纯从材料的声子能量方面来考虑的，这个顺序恰与材料的结构稳定性顺序相反。 NaYF4是目前上转换发光效率最高的基质材料 第四页，共十九页，2022年，8月28日 可以把上转换过程归结为三种形式：激发态吸收、能量传递及光子雪崩 机理 第五页，共十九页，2022年，8月28日 激发态吸收过程( ESA) 1959 年 Bloembergen 等人提出的 ,其原理是同一个离子从基态能级通过连续的多光子吸收到达能量较高的激发态能级的一个过程。 第六页，共十九页，2022年，8月28日 能量转移 ( ET) 第七页，共十九页，2022年，8月28日 光子雪崩过程( PA) 1979 年Chivian等研究Pr 3 + 离子在 LaCl 3 晶体中的上转换发光时首次提出。 “光子雪崩”是 ESA 和 ET 相结合的过程 第八页，共十九页，2022年，8月28日 上转换发光分类 第九页，共十九页，2022年，8月28日 上转换合成的方法： 1.高温固相法合成法 2.水热合成法 3.溶胶-凝胶法 4.共沉淀法 上转换材料的合成 第十页，共十九页，2022年，8月28日 （一）高温固相法合成法 利用所需氧化物高纯粉料,按化学计量比配料混合均匀, 经高温煅烧后形成具有一定粒度的上转换发光粉料[16]。是目前合成上转换材料的主要方法之一。 影响因素：温度、压力、反应时间、添加剂 上转换材料的合成 第十一页，共十九页，2022年，8月28日 优点：微晶的晶体质量优良，表面缺陷少，发光效率高，操 作简便，工艺成熟，便于进行工业化。 缺点：需要较高的温度，材料容易被氧化，合成的粉体烧结 性能不理想。 应用：合成众多的上转换发光材料，如：碲酸盐玻璃、ZBLAN 玻璃、铋酸盐玻璃、硼酸盐玻璃、氧氯铋锗酸盐玻璃等 上转换材料的合成 第十二页，共十九页，2022年，8月28日 （二）水热合成法 在水热条件下，反应物以各种配合物的形式进行溶解。 优点：所需温度低、生成过程容易控制、合成材料晶相好，物相均匀，产率高。 应用：合成了多种上转换材料：NaYF4：Ho3+、Tm3+、Yb3+，YLiF4：Er3+、Tm3+、Yb3+，KZnF3:Er3+、Yb3+等 上转换材料的合成 第十三页，共十九页，2022年，8月28日 （三）溶胶-凝胶法 用含高化学活性组分的化合物前驱体, 在液相下将这些原料均匀混合, 并进行水解、缩合反应, 在溶液中形成稳定的透明溶胶体系。溶胶经陈化胶粒间缓慢聚合, 形成三维网络结构的凝胶, 凝胶经干燥、烧结得到所需产品[17]。是一种湿化学合成法。 分类：水溶液溶胶-凝胶法、醇盐溶液-凝胶法 上转换材料的合成 第十四页，共十九页，2022年，8月28日