Er 3+ /Tm 3+ 摻雜上轉(zhuǎn)換納米材料的制備和發(fā)光機(jī)制研究
發(fā)布時間：2021-06-02 18:06
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,越來越多的人們投入到上轉(zhuǎn)換納米發(fā)光材料的制備及發(fā)光性質(zhì)的研究當(dāng)中。上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料擁有獨(dú)特的反斯托克斯位移發(fā)光,產(chǎn)生的發(fā)射光譜帶寬,發(fā)射強(qiáng)度大,結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,穿透力強(qiáng),對生物組織細(xì)胞無殺傷力以及自發(fā)背景熒光弱等優(yōu)點(diǎn),上轉(zhuǎn)換納米發(fā)光材料經(jīng)常被應(yīng)用于顯示,生物醫(yī)學(xué)分析檢測技術(shù)、生物治療等諸多領(lǐng)域。本論文以Sc4Zr3O12和β-NaErF4分別作為基質(zhì)材料,使用水熱法制備出了稀土三摻的Sc4Zr3O12、摻雜處理的β-NaErF4以及β-NaErF4和硫氮摻雜CDs的復(fù)合材料,對上述納米材料的形貌結(jié)構(gòu)、發(fā)光性質(zhì)和能量傳遞等進(jìn)行了深入研究,有以下主要結(jié)果:（1）以氧化鈧、硝酸鋯和所需摻雜的稀土氧化物為原料,在一定的水熱條件下通過煅燒得到Sc4Zr3O12納米發(fā)光材料,制備出的納米材料經(jīng)XRD測試顯示結(jié)晶性良好。在980...
【文章來源】：遼寧大學(xué)遼寧省 211工程院校
【文章頁數(shù)】：75 頁
【學(xué)位級別】：碩士
【部分圖文】：
稀土元素所在位置圖
第1章緒論9的光子hυ1后，實(shí)現(xiàn)了E0→E1能級的躍遷，而后再次吸收了一個能量為相應(yīng)能級之差ΔE2=E3-E2的光子hυ2，從而滿足E1→E2能級的躍遷。其整體表現(xiàn)為基態(tài)電子連續(xù)吸收hυ1、hυ2光子后，產(chǎn)生E1→E2能級的躍遷，此過程是最為基礎(chǔ)的上轉(zhuǎn)換過程。處于激發(fā)態(tài)能級（E2）的電子通過E2→E0能級的輻射躍遷發(fā)射出一個能量為hυ1+hυ2的光子，即實(shí)現(xiàn)了上轉(zhuǎn)換發(fā)光。圖1-3能量傳遞示意圖1.3.2能量傳遞上轉(zhuǎn)換（EnergyTransferUpconversion，ETU）能量傳遞一般是指不同離子之間（發(fā)光中心和敏化離子）進(jìn)行的能量交換過程，如圖1-3（b）所示，與上一種方式而言其轉(zhuǎn)換效率有所提高。處于基態(tài)的敏化離子被激發(fā)后，產(chǎn)生E0→E1的能級躍遷，他們將通過能量共振的方式將能量傳遞給附近的激活離子產(chǎn)生E0→E2的能級躍遷，敏化離子經(jīng)無輻射弛豫回到基態(tài)。處于E2能級的激活離子將以同樣的傳遞方式進(jìn)行E2→E3能級的躍遷，再通過E3→E0的輻射躍遷發(fā)射出一個能量為2hυ1的光子，實(shí)現(xiàn)上轉(zhuǎn)換發(fā)光。
第1章緒論12特性，需要進(jìn)行后續(xù)處理才能進(jìn)行生物檢測應(yīng)用等。1.4.5溶膠-凝膠法溶膠-凝膠法是將含有稀土離子的金屬醇鹽或鹵化物的前驅(qū)體溶液充分混合后，在液相中進(jìn)行水解、縮聚等復(fù)雜的反應(yīng)后，從濕凝膠變成干凝膠，在經(jīng)過烘干處理后，進(jìn)行燒結(jié)，得到稀土上轉(zhuǎn)換納米發(fā)光材料。該方法操作簡便，要求低等優(yōu)點(diǎn)，但是其反應(yīng)時太長，且需要高溫處理。一般用該方法生產(chǎn)玻璃以及陶瓷材料居多。1.5稀土上轉(zhuǎn)換納米發(fā)光材料的應(yīng)用由于稀土離子獨(dú)特的電子組態(tài)以及豐富能級結(jié)構(gòu)，并結(jié)合納米材料的獨(dú)有特點(diǎn)，稀土上轉(zhuǎn)換納米發(fā)光材料在諸多領(lǐng)域顯示出其強(qiáng)大的魅力和無比廣大的應(yīng)用前景[32]。1.5.1太陽能電池對于目前的太陽能電池而言，大多是都是硅基太陽能電池，硅半導(dǎo)體的帶隙為1.12eV，這意味著太陽光中的大部分近紅外光和紅外光不能被太陽能電池吸收，如何提高電池的轉(zhuǎn)換效率一直是當(dāng)前研究的重點(diǎn)話題[37]。利用稀土離子的上轉(zhuǎn)換特性，通過吸收近紅外和紅外光，轉(zhuǎn)換成能夠被太陽能電池所吸收的可見光，拓寬太陽能電池對光的響應(yīng)范圍，從而改善太陽能電池對自然光利用不夠充分的問題。Hao等人[39]發(fā)現(xiàn)將上轉(zhuǎn)換納米粒子摻入到TiO2中時，能使染料敏化太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率得到提高。圖1-4太陽能電池
本文編號：3210502
【文章來源】：遼寧大學(xué)遼寧省 211工程院校
【文章頁數(shù)】：75 頁
【學(xué)位級別】：碩士
【部分圖文】：
稀土元素所在位置圖
第1章緒論9的光子hυ1后，實(shí)現(xiàn)了E0→E1能級的躍遷，而后再次吸收了一個能量為相應(yīng)能級之差ΔE2=E3-E2的光子hυ2，從而滿足E1→E2能級的躍遷。其整體表現(xiàn)為基態(tài)電子連續(xù)吸收hυ1、hυ2光子后，產(chǎn)生E1→E2能級的躍遷，此過程是最為基礎(chǔ)的上轉(zhuǎn)換過程。處于激發(fā)態(tài)能級（E2）的電子通過E2→E0能級的輻射躍遷發(fā)射出一個能量為hυ1+hυ2的光子，即實(shí)現(xiàn)了上轉(zhuǎn)換發(fā)光。圖1-3能量傳遞示意圖1.3.2能量傳遞上轉(zhuǎn)換（EnergyTransferUpconversion，ETU）能量傳遞一般是指不同離子之間（發(fā)光中心和敏化離子）進(jìn)行的能量交換過程，如圖1-3（b）所示，與上一種方式而言其轉(zhuǎn)換效率有所提高。處于基態(tài)的敏化離子被激發(fā)后，產(chǎn)生E0→E1的能級躍遷，他們將通過能量共振的方式將能量傳遞給附近的激活離子產(chǎn)生E0→E2的能級躍遷，敏化離子經(jīng)無輻射弛豫回到基態(tài)。處于E2能級的激活離子將以同樣的傳遞方式進(jìn)行E2→E3能級的躍遷，再通過E3→E0的輻射躍遷發(fā)射出一個能量為2hυ1的光子，實(shí)現(xiàn)上轉(zhuǎn)換發(fā)光。
第1章緒論12特性，需要進(jìn)行后續(xù)處理才能進(jìn)行生物檢測應(yīng)用等。1.4.5溶膠-凝膠法溶膠-凝膠法是將含有稀土離子的金屬醇鹽或鹵化物的前驅(qū)體溶液充分混合后，在液相中進(jìn)行水解、縮聚等復(fù)雜的反應(yīng)后，從濕凝膠變成干凝膠，在經(jīng)過烘干處理后，進(jìn)行燒結(jié)，得到稀土上轉(zhuǎn)換納米發(fā)光材料。該方法操作簡便，要求低等優(yōu)點(diǎn)，但是其反應(yīng)時太長，且需要高溫處理。一般用該方法生產(chǎn)玻璃以及陶瓷材料居多。1.5稀土上轉(zhuǎn)換納米發(fā)光材料的應(yīng)用由于稀土離子獨(dú)特的電子組態(tài)以及豐富能級結(jié)構(gòu)，并結(jié)合納米材料的獨(dú)有特點(diǎn)，稀土上轉(zhuǎn)換納米發(fā)光材料在諸多領(lǐng)域顯示出其強(qiáng)大的魅力和無比廣大的應(yīng)用前景[32]。1.5.1太陽能電池對于目前的太陽能電池而言，大多是都是硅基太陽能電池，硅半導(dǎo)體的帶隙為1.12eV，這意味著太陽光中的大部分近紅外光和紅外光不能被太陽能電池吸收，如何提高電池的轉(zhuǎn)換效率一直是當(dāng)前研究的重點(diǎn)話題[37]。利用稀土離子的上轉(zhuǎn)換特性，通過吸收近紅外和紅外光，轉(zhuǎn)換成能夠被太陽能電池所吸收的可見光，拓寬太陽能電池對光的響應(yīng)范圍，從而改善太陽能電池對自然光利用不夠充分的問題。Hao等人[39]發(fā)現(xiàn)將上轉(zhuǎn)換納米粒子摻入到TiO2中時，能使染料敏化太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率得到提高。圖1-4太陽能電池
本文編號：3210502
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