上轉(zhuǎn)換熒光發(fā)光是將兩個(gè)或多個(gè)近紅外光子轉(zhuǎn)換為高能量光子的非線性光學(xué)過程。稀土摻雜上轉(zhuǎn)換納米材料具有如下優(yōu)勢:強(qiáng)光穿透力、發(fā)光壽命較長、靈敏度高、反斯托克斯位移大、低熒光背景等等。但上轉(zhuǎn)換納米材料的低熒光發(fā)射效率是制約其應(yīng)用的關(guān)鍵難題,研究者們一直致力于大幅提高其光發(fā)射效率。高摻敏化劑成為提高上轉(zhuǎn)換發(fā)光強(qiáng)度非常有效的策略,但敏化劑摻雜量嚴(yán)重受限于材料本征性質(zhì)。核殼結(jié)構(gòu)成為提升激活劑摻雜量及高效吸收光源能量,進(jìn)而提高發(fā)光效率的潛力方向�；诖�,本課題擬設(shè)計(jì)核殼結(jié)構(gòu)NaYbF₄@NaYF₄:Yb/Er納米晶,在晶核中積累大量Yb³⁺敏化劑并協(xié)同殼層中Yb³⁺敏化劑同時(shí)為Er³⁺離子輸送能量,有利于完成更高效的上轉(zhuǎn)換發(fā)光。本文聚焦于NaYbF₄@NaYF₄:Yb/Er核殼納米晶的制備及其優(yōu)化:通過熱裂解法優(yōu)化NaYbF₄晶核,獲得形貌均勻且尺寸較小的納米晶核,為成功制備NaYbF₄@NaYF

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：66 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

上轉(zhuǎn)換發(fā)光的五種機(jī)制：(a)激發(fā)態(tài)吸收上轉(zhuǎn)換(ESA)，(b)能量傳遞上轉(zhuǎn)換(ETU)，(c)合作敏化上轉(zhuǎn)換(CSU)，(d)交叉弛豫(CR)，(e)光子雪崩(PA)[33]

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文8類的高沸點(diǎn)有機(jī)溶劑中進(jìn)行合成反應(yīng)，并在諸如氬氣或氮?dú)膺@類惰性氣體的氣氛保護(hù)下對反應(yīng)進(jìn)行升溫，并且排除反應(yīng)體系中多余的水。Chen等人[64]采用熱裂解法合成了粒徑約為7~10nm、具有規(guī)則形狀并且分散性較好的NaYF4:Yb/Tm的稀土摻雜上抓換納米晶(圖1-2)�？梢酝ㄟ^在進(jìn)行反應(yīng)的過程中添加前驅(qū)體，再用一步法對具有核殼結(jié)構(gòu)的上轉(zhuǎn)換納米晶進(jìn)行簡單的制備合成。使用熱裂解法合成的上轉(zhuǎn)化納米晶形貌均勻，并且尺寸易于調(diào)控。圖1-2用熱裂解法制備的NaYF4:Yb/Tm的TEM圖[64]1.4.2溶劑熱法溶劑熱法是在密閉容器中進(jìn)行反應(yīng)的，一般的操作步驟是把制備目標(biāo)稀土摻雜上轉(zhuǎn)換納米晶所需要的反應(yīng)原材料配置成反應(yīng)溶液，完成混合后反應(yīng)一段時(shí)間再將反應(yīng)后的溶液轉(zhuǎn)移到清洗干凈的反應(yīng)釜當(dāng)中，在高溫、高壓的條件下持續(xù)反應(yīng)一段時(shí)間，即可得到相應(yīng)的反應(yīng)產(chǎn)物[65,66]。溶劑熱法可以制定相應(yīng)的反應(yīng)條件并且選擇不同的反應(yīng)溶劑以滿足不同上轉(zhuǎn)換材料的反應(yīng)需求，較為常用的反應(yīng)溶劑包含有乙醇、水、以及乙二醇等。在此方法中反應(yīng)溶劑所具備的密度、黏度以及其本身具有的沸點(diǎn)都對所制備上轉(zhuǎn)換納米材料的性能存在著極大的影響作用，通常在具有高密度、高黏度的溶劑中所制備上轉(zhuǎn)換材料能夠很好的控制其粒徑的大小以及是否具有良好的分散性。例如Sun等[67]采用溶劑熱法，以Re(NO3)3·xH2O，聚乙烯亞胺(PEI)等作為原材料在溶劑乙二醇(EG)中合成制作出了粒徑比較均一的NaYF4:Yb/Tm納米晶。采用溶劑熱法所制備出來的產(chǎn)物尺寸不易于調(diào)控。該方法制備NaYF4:Yb/Tm納米晶樣品的透射電鏡照片見圖1-3。

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文9圖1-3用溶劑熱法制備NaYF4:Yb/Tm納米晶[67]1.4.3共沉積法共沉淀法在稀土摻雜的上轉(zhuǎn)換納米晶工業(yè)化制備的大規(guī)模生產(chǎn)中表現(xiàn)出很大的應(yīng)用前景，在上轉(zhuǎn)換納米晶的合成過程中更加環(huán)保并且制備方法比較簡便。共沉淀法是在稀土鹽中如Ln(CH3COO)3或LnCl3的OA/OM和ODE的溶液中加入對應(yīng)的沉淀劑，然后通過成核與生長的過程，再經(jīng)過沉淀以及洗滌等步驟制備得到稀土摻雜的上轉(zhuǎn)換納米晶。Chen等人[68]通過共沉淀法合成了稀土摻雜的上轉(zhuǎn)換納米晶，并且通過在水中的陽離子進(jìn)行交換進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了Ln3+摻雜的多色納米晶的制備。然而與其他的制備方法相比較，共沉淀法所制備得到的上轉(zhuǎn)換納米材料一般表現(xiàn)出不規(guī)則的形貌，并且晶體的尺寸較大，約在40nm左右。材料共沉淀法合成的NaYF4:Yb/Er納米晶見圖1-4。圖1-4用共沉淀法所做的NaYF4:Yb/Er納米晶[68]

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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