異質(zhì)離子摻雜稀土上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米材料及其形貌調(diào)控和發(fā)光優(yōu)化的研究.pdf

1、稀土上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米材料，基于其多光子過程、能量傳遞等機制，是一種能夠?qū)崿F(xiàn)低能量光子轉(zhuǎn)化為高能量光子的反Stokes發(fā)光材料。稀土上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米材料相比于之前傳統(tǒng)發(fā)光材料，擁有良好的光學穩(wěn)定性、化學穩(wěn)定性以及發(fā)光譜發(fā)射峰窄和長壽命的優(yōu)勢，已成為當前發(fā)光學領(lǐng)域研究的重點和熱點。目前，稀土上轉(zhuǎn)換納米材料亟待解決的問題包括:(1)納米材料形貌、晶體結(jié)構(gòu)的調(diào)控;(2)納米晶體相結(jié)構(gòu)不改變的情況下，實現(xiàn)納米材料上轉(zhuǎn)換發(fā)光優(yōu)化的手段;(3)探索稀土摻

2、雜上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米晶體粒徑的調(diào)控，以實現(xiàn)生物醫(yī)學檢測領(lǐng)域的應(yīng)用。
　　針對上述問題，創(chuàng)造性的利用優(yōu)化型溶劑熱法，制備出粒徑一致、形貌可控、分散性強、上轉(zhuǎn)換發(fā)光強度高的上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米材料。并且深入研究了異質(zhì)離子摻雜對納米材料形貌、粒徑的調(diào)控以及光學特性的優(yōu)化。本論文取得的主要成果如下:
　　(1)首次通過異質(zhì)離子Mg2+的摻雜，實現(xiàn)上轉(zhuǎn)換納米晶體NaGdF4∶Yb3+，Er3+晶體結(jié)構(gòu)、納米材料形貌的調(diào)控，并對不等價離子摻雜的機

3、理進行深入分析。結(jié)果表明，隨著異質(zhì)離子Mg2+摻雜的濃度逐漸增大，晶體由于晶格晶面間距減小發(fā)生微小的緊縮，當摻雜濃度高達60mol％時，達到了極限，晶體內(nèi)部開始膨脹。與此同時，隨著異質(zhì)離子Mg2+摻雜濃度的變化，上轉(zhuǎn)換納米材料基質(zhì)晶體NaGdF4∶Yb3+，Er3+的形貌逐漸由雜亂的六方相納米小球和納米棒混合形態(tài)變成形貌一致、可調(diào)控的六方相納米盤，形貌發(fā)生了十分明顯的變化。
　　(2)系統(tǒng)研究了異質(zhì)離子Mg2+摻雜對上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米

4、材料NaGdF4∶Yb3+，Er3+發(fā)光特性的影響，并對異質(zhì)離子Mg2+摻雜后上轉(zhuǎn)換發(fā)光強度優(yōu)化的機理進行了深入的闡述。結(jié)果表明，上轉(zhuǎn)換發(fā)光強度隨著異質(zhì)離子Mg2摻雜濃度增加而逐漸增強，并且在Mg2摻雜濃度為60mol％時達到最強，當摻雜濃度過高時造成濃度猝滅。因此在一定濃度范圍內(nèi)，Mg2+摻雜有利于上轉(zhuǎn)換熒光發(fā)射。而異質(zhì)離子Mg2+摻雜引起上轉(zhuǎn)換發(fā)光強度增強的主要原因是晶體場的對稱性降低，導(dǎo)致電子內(nèi)4f-4f躍遷幾率增加，從而增強了上