本論文以超小氧化鈧(Sc_2O_3)、氟化鋯鋰(Li-Zr-F)和氟化鋯鈉(Na-Zr-F)等稀土摻雜無(wú)機(jī)納米發(fā)光材料為研究對(duì)象,在納米晶的可控制備的基礎(chǔ)上,通過(guò)表面修飾、結(jié)構(gòu)探索和晶格調(diào)控等手段,利用高分辨率位置選擇光譜、變溫?zé)晒夤庾V和第一性原理理論計(jì)算相結(jié)合的方法,著重解決稀土摻雜超小氧化物納米晶的發(fā)光效率低、晶體結(jié)構(gòu)決定的上轉(zhuǎn)換發(fā)光機(jī)理不明確等基本的科學(xué)問(wèn)題,并對(duì)這些材料在納米熒光生物檢測(cè)以及納米熒光溫度計(jì)等領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)行了初步探索。取得的研究成果簡(jiǎn)要概括如下:(1)利用高溫?zé)岱纸夥?我們首次實(shí)現(xiàn)了晶粒尺寸從2.6到9.7 nm的超小Sc_2O_3:Eu納米晶的精確調(diào)控。同時(shí),我們發(fā)展了一種表面修飾的策略,解決了超小納米晶發(fā)光效率低的問(wèn)題。這種表面修飾的方法是將2-萘甲酰三氟丙酮(β-NTA)嵌入到由超小Sc_2O_3:Eu納米晶表面的配體(兩親性的磷脂(DSPE-PEG2000)和疏水性的油酸(OA))形成的間隙中,然后作為能量供體高效敏化位于超小Sc_2O_3:Eu納米晶表面的Eu~(3+)離子,從而實(shí)現(xiàn)了Eu~(3+)離子的高亮紅色發(fā)光。通過(guò)這種表面修飾的策略可以實(shí)現(xiàn)超小Sc_2O_3:Eu納米晶的晶粒尺寸越小,發(fā)光越強(qiáng)。(2)利用高溫共沉淀法,通過(guò)簡(jiǎn)單地改變反應(yīng)物的加入量,我們成功制備出兩種具有相同元素組成、不同晶體結(jié)構(gòu)的稀土摻雜氟化鋯鋰上轉(zhuǎn)換納米晶Li_4ZrF_8:Yb/Er和Li_2Zr F_6:Yb/Er。通過(guò)透射電鏡和77 K下的N_2吸附測(cè)試等我們發(fā)現(xiàn)并證實(shí)Li_4ZrF_8:Yb/Er是一種具有新穎孔洞結(jié)構(gòu)的上轉(zhuǎn)換納米晶,而Li_2ZrF_6:Yb/Er納米晶為實(shí)心結(jié)構(gòu)。光譜測(cè)試發(fā)現(xiàn),與實(shí)心結(jié)構(gòu)的納米晶相比,孔洞結(jié)構(gòu)的Li_4ZrF_8:Yb/Er納米晶具有反常的上轉(zhuǎn)換發(fā)光性質(zhì)。鑒于Li_4ZrF_8:Yb/Er納米晶反常的上轉(zhuǎn)換發(fā)光性質(zhì),我們將其用于上轉(zhuǎn)換熒光納米溫度計(jì),經(jīng)過(guò)變溫上轉(zhuǎn)換熒光測(cè)試發(fā)現(xiàn),這種材料可以實(shí)現(xiàn)10-623 K的溫度范圍內(nèi)很好的線性擬合,且靈敏度和已報(bào)道的稀土上轉(zhuǎn)換熒光溫度計(jì)相比是具有可比性的。(3)利用高溫共沉淀法,通過(guò)簡(jiǎn)單地改變反應(yīng)物的加入量和種類,我們成功制備出三種相同元素組成、不同晶體結(jié)構(gòu)的稀土摻雜氟化鋯鈉上轉(zhuǎn)換納米晶:Na_3Zr F_7:Yb/Er、Na_5Zr_2F_(13):Yb/Er和Na_7Zr_6F_(31):Yb/Er。光譜研究結(jié)果發(fā)現(xiàn),三種納米晶的上轉(zhuǎn)換發(fā)光紅綠比(R/G)隨著晶體結(jié)構(gòu)對(duì)稱性的升高而不斷增大。結(jié)合密度泛函第一性原理計(jì)算,我們發(fā)現(xiàn)這種晶體局域結(jié)構(gòu)決定的上轉(zhuǎn)換發(fā)光性質(zhì)是由于Yb~(3+)/Er~(3+)摻雜后,在不同的晶體結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)了不同的帶隙變化所導(dǎo)致的。在對(duì)這種發(fā)光規(guī)律在不同的稀土摻雜上轉(zhuǎn)換納米晶的普適性進(jìn)行了證實(shí)后,我們得出結(jié)論:在Yb~(3+)/Er~(3+)摻雜的上轉(zhuǎn)換納米晶中,基質(zhì)的晶體結(jié)構(gòu)對(duì)稱性越高,上轉(zhuǎn)換發(fā)光紅綠比R/G越大。
【學(xué)位單位】：中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院上海硅酸鹽研究所)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TB383.1
【部分圖文】：

學(xué)院上海硅酸鹽研究所博士學(xué)位論文 圖 1.1 三價(jià)稀土離子（Ln3+）在 LaF3晶體中的能級(jí)結(jié)構(gòu)圖Fig 1.1 Energy level diagram of trivalent Ln3+ions doped in LaF3crystal.土摻雜無(wú)機(jī)納米發(fā)光材料的合成方法實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的稀土摻雜納米發(fā)光材料的可控制備對(duì)調(diào)節(jié)其物理化學(xué)性質(zhì)其在生物領(lǐng)域的應(yīng)用是十分重要的。隨著合成方法的不斷發(fā)展，目前已經(jīng)納米晶的晶相、形貌和尺寸進(jìn)行精準(zhǔn)的調(diào)控。迄今為止，各種各樣的化學(xué)法已用于合成稀土摻雜無(wú)機(jī)納米發(fā)光材料，如熱分解法、高溫共沉淀法、劑熱法、溶膠-凝膠法、微波法和微乳液輔助合成法等，其中最為常見(jiàn)的解法、高溫共沉淀法和水熱/溶劑熱法。下面就目前比較常用的合成方法單的介紹。

KOH 4 240 .1 是我們所制備一系列 10 nm 以下的超小 Sc2O3:Eu 納米晶的 從圖中可以看出，所有的衍射峰均能與 Sc2O3的標(biāo)準(zhǔn) PDF 卡片1128）很好地吻合，表明所制備的 Sc2O3:Eu 納米晶為純相，而寸越大，衍射峰越尖銳。圖 2.2 是不同晶粒尺寸的超小 Sc2O3:（TEM）和對(duì)應(yīng)的高分辨電鏡圖（HRTEM），從 TEM 圖中可小 Sc2O3:Eu 納米晶均為單分散的顆粒，且形貌均一；而且從看出，所有的 Sc2O3:Eu 納米晶均展現(xiàn)出清晰的晶格條紋，表結(jié)晶性，且測(cè)得的晶面間距均為 0.28 nm，對(duì)應(yīng)于 Sc2O3晶體得的超小 Sc2O3:Eu 納米晶的晶粒尺寸分別為 2.6±0.2 nm，3.6± nm，6.1±0.5 nm，7.6±0.9 nm，以及 9.7±0.7 nm。

圖 2.2 制備的一系列超小 Sc2O3:Eu 納米晶的電鏡圖，插圖為對(duì)應(yīng)的高分辨率電鏡圖igure 2.2 TEM images of the as-synthesized ultrasmall Sc2O3:Eu NCs in different sizInsets are the corresponding HRTEM images..2 依賴于晶粒尺寸的比表面積研究眾所周知，在稀土摻雜無(wú)機(jī)納米晶中，Eu3+離子常常被用作光學(xué)結(jié)構(gòu)探究納米晶的晶體結(jié)構(gòu)，這是因?yàn)閾诫s到基質(zhì)晶格里的 Eu3+離子對(duì)其周圍的位環(huán)境十分敏感，利用位置選擇高分辨光譜可以清晰地得到表征不同局域 Eu3+離子明顯不同的光譜形狀[66-68]。我們利用 Eu3+離子作為光學(xué)結(jié)構(gòu)探所制備的一系列不同晶粒尺寸的稀土摻雜超小 Sc2O3:Eu 納米晶及其塊材的辨率位置選擇光譜進(jìn)行測(cè)試，以此來(lái)探究納米晶的比表面積隨晶粒尺寸的變化情況。圖 2.3a 是利用 Eu3+離子作為光學(xué)結(jié)構(gòu)探針來(lái)探究稀土摻雜超小 Sc2O3:E

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 馬南鋼;;復(fù)合材料及納米工程研究的新進(jìn)展[J];國(guó)際學(xué)術(shù)動(dòng)態(tài);2006年03期

2 趙云龍;;表面機(jī)械自身納米化研究進(jìn)展[J];新技術(shù)新工藝;2015年03期

3 何柏林;顏亮;史建平;陳朝霞;;金屬材料表面自納米化及其研究現(xiàn)狀[J];熱加工工藝;2009年20期

4 叢志新;王宇;;淺析表面自身納米化及其應(yīng)用進(jìn)展[J];熱處理技術(shù)與裝備;2008年01期

5 胡國(guó)雄;盛光敏;韓靖;;塑性變形誘發(fā)表面自納米化的研究及其應(yīng)用[J];材料導(dǎo)報(bào);2007年04期

6 鄒龍,范學(xué)工,桂卉;納米化頭孢唑林鈉對(duì)細(xì)菌敏感性的體外實(shí)驗(yàn)[J];中南大學(xué)學(xué)報(bào)(醫(yī)學(xué)版);2005年03期

7 何丹農(nóng);;探索加快推動(dòng)納米科技應(yīng)用的方法和思路[J];中國(guó)粉體工業(yè);2008年02期

8 高鵬;;表面自納米化對(duì)鈦及鈦合金性能影響的研究現(xiàn)狀[J];西部皮革;2016年20期

9 李慧敏;李淼泉;劉印剛;劉洪杰;;鈦合金表層機(jī)械處理的納米化組織、力學(xué)性能與機(jī)理研究進(jìn)展[J];中國(guó)有色金屬學(xué)報(bào);2015年03期

10 梁永立;張俊寶;宋洪偉;;表面自納米化鋼鐵材料的研究進(jìn)展[J];世界鋼鐵;2011年02期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 程虎民;;中藥的超細(xì)化與納米化[A];中國(guó)顆粒學(xué)會(huì)超微顆粒專委會(huì)2011年年會(huì)暨第七屆海峽兩岸超微顆粒學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2011年

2 姜輝;汪德清;宋淑珍;董矜;田亞平;;納米化技術(shù)對(duì)玉米活性物質(zhì)抗氧化水平的增效研究[A];第十屆全軍檢驗(yàn)醫(yī)學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文匯編[C];2005年

3 張廣源;李周亭;楊學(xué)斌;王霞;尚鳳琴;;納米化炸藥制備工藝綜述[A];第十六屆中國(guó)科協(xié)年會(huì)第九分會(huì)場(chǎng)含能材料及綠色民爆產(chǎn)業(yè)發(fā)展論壇論文集[C];2014年

4 李春生;張國(guó)英;周春遠(yuǎn);陳軍;;鋅-空氣電池關(guān)鍵材料納米化及性能研究[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第二十五屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文摘要集（上冊(cè)）[C];2006年

5 王磊;;納米多孔復(fù)合材料的制備及其生物應(yīng)用[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)2017全國(guó)高分子學(xué)術(shù)論文報(bào)告會(huì)摘要集——主題O：共價(jià)骨架高分子與二維高分子[C];2017年

6 黃勇;;在纖維素納米化過(guò)程中微環(huán)境極性對(duì)納米材料形貌結(jié)構(gòu)的調(diào)控[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)2017全國(guó)高分子學(xué)術(shù)論文報(bào)告會(huì)摘要集——主題P：生物基高分子[C];2017年

7 韓磊;;MOF納米晶及其復(fù)合納米材料的制備及性能研究[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第八屆全國(guó)配位化學(xué)會(huì)議論文集—口頭報(bào)告[C];2017年

8 唐新峰;李涵;謝文杰;;結(jié)構(gòu)納米化設(shè)計(jì)提高材料熱電傳輸性能——熔體旋甩結(jié)合放電等離子燒結(jié)技術(shù)在熱電材料制備中的應(yīng)用[A];2011中國(guó)材料研討會(huì)論文摘要集[C];2011年

9 胡蘭青;李茂林;衛(wèi)英慧;許并社;;鋁合金高能噴丸表層納米化的TEM觀察[A];第十三屆全國(guó)電子顯微學(xué)會(huì)議論文集[C];2004年

10 陶德華;張玉偉;付尚發(fā);;納米化微粒在脂中的潤(rùn)滑性[A];2006全國(guó)摩擦學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（三）[C];2006年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前10條

1 本報(bào)記者 桂運(yùn)安;神奇納米 開(kāi)啟智慧“組裝”之旅[N];安徽日?qǐng)?bào);2017年

2 呂林;聯(lián)合榮大開(kāi)發(fā)節(jié)能納米碳化硅紅外輻射涂料[N];中國(guó)冶金報(bào);2009年

3 辛奮;納米將帶給我們一個(gè)什么樣的世界？[N];中國(guó)中醫(yī)藥報(bào);2001年

4 劉春燕;贏在納米時(shí)代[N];華夏時(shí)報(bào);2001年

5 王永利;吳金龍：創(chuàng)新就是否定自我[N];科技日?qǐng)?bào);2001年

6 ;塑造未來(lái)材料科學(xué)日新月異[N];科技日?qǐng)?bào);2003年

7 張芳;納米護(hù)膚品其實(shí)沒(méi)那么神[N];科技日?qǐng)?bào);2005年

8 中國(guó)青年報(bào)·中青在線記者 邱晨輝;不看論文，就看現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)力[N];中國(guó)青年報(bào);2018年

9 記者　薛冬;納米化技術(shù)表面氮化應(yīng)用獲重要進(jìn)展[N];光明日?qǐng)?bào);2003年

10 記者 王鈺;纖維素納米化技術(shù)體系或?qū)⒔N];中國(guó)綠色時(shí)報(bào);2015年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 劉瑞遠(yuǎn);硅納米結(jié)構(gòu)異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)化及電能存儲(chǔ)研究[D];蘇州大學(xué);2017年

2 尤增宇;類石墨相氮化碳/窄帶隙半導(dǎo)體納米復(fù)合光催化劑制備及其構(gòu)效關(guān)系研究[D];浙江大學(xué);2018年

3 孫慕華;納米微區(qū)鋰離子固態(tài)電化學(xué)過(guò)程的原位透射電鏡研究[D];中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院物理研究所);2018年

4 付虎輝;稀土摻雜無(wú)機(jī)納米材料的制備、發(fā)光性能及應(yīng)用研究[D];中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院上海硅酸鹽研究所);2018年

5 陳美玲;聚對(duì)苯撐苯并雙VA唑納米纖維復(fù)合材料的制備及性能研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2018年

6 趙超亮;氮化鎵和氮化鋁晶體及納米結(jié)構(gòu)的合成與力學(xué)性質(zhì)表征[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2017年

7 鐘穎;Cu_6Sn_5納米顆粒低溫?zé)Y(jié)機(jī)理及耐高溫納米晶接頭的制備[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2017年

8 蔡學(xué)成;納米/超細(xì)晶鎂合金的制備與組織性能研究[D];燕山大學(xué);2017年

9 龐飛;基于納米結(jié)構(gòu)的光催化材料體系的研究[D];華東師范大學(xué);2017年

10 楊恒攀;有機(jī)摻雜納米金屬電極的制備及其電合成應(yīng)用[D];華東師范大學(xué);2017年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 安惠芳;水凝膠衍生的三維多孔硅基材料的制備及其儲(chǔ)鋰性能研究[D];南京師范大學(xué);2018年

2 徐敏;稀土摻雜核殼納米晶上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料及其在溫度傳感與水檢測(cè)上的應(yīng)用研究[D];杭州電子科技大學(xué);2018年

3 李威;水解法制備納米TiO_2的研究[D];昆明理工大學(xué);2018年

4 李彩新;丁苯橡膠/炭黑/蔗渣納米纖維素的性能與界面研究[D];華南理工大學(xué);2018年

5 鞏筱;納米纖維素纖絲的改性及其應(yīng)用研究[D];江南大學(xué);2018年

6 夏兆康;CoFe_2O_4復(fù)合納米纖維材料的靜電紡制備及性能研究[D];江南大學(xué);2018年

7 程城;四種農(nóng)藥納米化及其光控緩釋體系研究[D];浙江大學(xué);2017年

8 王慶波;煙桿納米纖維素及自組裝納米紙的制備和性能研究[D];昆明理工大學(xué);2018年

9 孫欣;T-Nb_2O_5納米復(fù)合材料的制備及其儲(chǔ)鋰性質(zhì)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2018年

10 王曉強(qiáng);自催化制備金屬粒子/二氧化硅納米復(fù)合膠囊及其結(jié)構(gòu)調(diào)控[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2018年

本文編號(hào)：2829865