《稀土上转换发光纳米材料的研究》课件.pptVIP

荧光上转换发光材料的研究 * 主要内容 稀土上转换发光材料的发展 1 稀土上转换发光材料的组成 2 稀土上转换发光材料的制备 3 * 稀土上转换发光材料（upconversion nanoparticles，UCNPs）是指材料吸收能量较低的光子时却能够发出较高能量的光子的材料，或者也可以说是受到某种光激发时，材料可以发射比激发光波长短的荧光材料。 本质：反Stokes发光。 UCNPs 1、稀土上转换发光材料的发展 * * 1、1 1959年，用960nm的红外光激发多晶ZnS ，观察到了 525nm的绿色发光。 1962年，此种现象又在硒化物中得到了进一步的证实。 1966年， 法国科学家Auzel在研究钨酸镱钠玻璃时，意外发现，当基质材料中掺入Yb3+ 离子时，Er 3+、 Ho3+和 Tm3+离子在红外光激发时，可见发光几乎提高了两个数量级，由此正式提出了“上转换发光”的概念。 1、2 * 20世纪 90年代初： 在低温下(液氮温度) 在掺Er3+：CaF2晶体中上转换发光效率高达25%。 年份 上转换材料 温度 泵浦 上转换发光 1989 掺Er3+：LiYF4 晶体 90K 半导体LD 泵浦 850nm 1989 掺Er3+：LiYF4 晶体 65k 氩离子泵浦 551nm绿光 1990 掺Er3+：CaF2晶体 210k PA泵浦 红光 1992 掺Pr3+：LaCl3 晶体 - PA泵浦 红蓝光 在室温下，在氧化物等晶体中也成功地获得了激光运转，上转换发光效率超过了1％，高达1.4％。 * 年份 上转换材料 泵浦 上转换发光 1987 Yb3+，Er3+：BaF2晶体 双波长1540nm和1054 nm泵浦 670nm红光 1987 Yb3+，Tm3+：BaF2晶体 1054nm泵浦 649nm红光 1994 Er3+：LiYF4 晶体 810nm泵浦 551nm绿光 1995 Er3+：LiYF4 晶体 969nm泵浦 551nm绿光 * 1、3 近几年来，纳米材料的小尺寸效应、高比表面效应、量子效应等优点使纳米材料成为稀土离子上转换发光领域中一个新的研究热点，尤其是镧系掺杂发光材料的研究最多 。 大量文献报导了镧系掺杂发光氧化物、复合氧化物、氟化物等微粒的合成与光谱性能研究。 2、镧系掺杂发光纳米微粒的组成 * * 2、1 上转换发光材料的组成： NaYF4: Yb3+，Er3+ 纳米颗粒 最有效的基质材料：NaYF4 常用的敏化剂为：Yb3+ 激活剂通常是：Er3+、Ho3、Tm3+等。 UCNPs的激发光源：近红外连续激光器（980 nm） 2.2 UCNPs的核/壳结构 * Yb3+离子吸收光谱位于900～1000nm，具有较强的吸收系数。 Nd3+在NIR 730、808、865nm有较好的吸收，因此可掺Nd3+来扩大Yb3+做敏化剂的UCNPs的激发谱带。 NaGdF4:Yb,Er@NaGdF4:Nd,Yb NPs 730nm 808nm 865nm 3、镧系掺杂发光纳米微粒的制备方法 * * 3.1 最基本的方法有两个：一是将大块的固体分裂成纳米粒子；二是将最小单位(分子或原子)组合，在形成微粒时控制粒子的生长，使其维持在纳米尺寸。 * 3.2 比较常用的几种液相制各方法： 1）水热/溶剂热法 2）沉淀法 3）溶胶—凝胶法 4）微乳液法 * 3.2.1 水热/溶剂热法 在特制的密闭反应容器（如高压釜）中，以水或有机溶剂作为反应介质，在高温高压下进行化学反应的一种方法。 样品的扫描电镜图 a、 55000倍 b、 220000倍 * 3.2.2 沉淀法 张俊文等制备的纳米上转换发光材料Y2O2S：Yb，Er * 3.2.3 溶胶—凝胶法 基本原理是将金属醇盐或无机盐水解，然后使溶质聚合凝胶化，再将凝胶干燥、烧培，最后得到无机材料。 3.2.4 微乳液法 所有化学反应都在液滴内部进行。 * 不同方法制备的UCNPs纳米颗粒 * 离心分离，水、乙醇洗涤 3.3 PEI／NaYF4：Yb3+，Er3+纳米微粒 * 不同水热处理时间的产物比较 * *