本文關(guān)鍵詞：基于稀土離子摻雜納米材料的熒光與溫度特性研究

  更多相關(guān)文章： 稀土離子 上轉(zhuǎn)換發(fā)光 NaYF4 納米粒子 熒光溫度傳感

【摘要】：近幾年隨著科技的進(jìn)步,稀土離子的上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料由于其諸多的優(yōu)異的性能受到人們的廣泛關(guān)注,成為了國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。稀土離子發(fā)光材料在石油化工、熒光檢測(cè)、三維立體顯示和軍事國(guó)防等領(lǐng)域都有非常重要的的應(yīng)用價(jià)值。溫度在人們的日常生活、工業(yè)生產(chǎn)中的作用越來越明顯,而且溫度的檢測(cè)對(duì)生物醫(yī)療也有著重要意義,尤其對(duì)多種疾病的早期診斷和治療是至關(guān)重要的。而稀土離子發(fā)光材料在生物監(jiān)測(cè)和溫度檢測(cè)方面都有著重要的應(yīng)用。為發(fā)展生物熒光溫度檢測(cè)技術(shù),本文選取NaYF4作為一種基質(zhì)材料,采用溶劑熱法制備裸核的NaYF4:Yb3+,Tm 3+的納米晶、包覆活性殼層NaYF4:Yb3+,Tm3+/NaYbF4和包覆惰性殼層的NaYF4:Yb3+,Tm3+/NaYF4納米晶。X-射線衍射和透射電鏡分析表明制備的樣品結(jié)構(gòu)良好且尺寸大小均一、分散性良好。在980nm二極管激光器的激發(fā)下,研究了裸核NaYF4:Yb3+,Tm3+納米晶上轉(zhuǎn)換熒光光譜,分析Tm3+離子摻雜濃度對(duì)近紅外(695nm和801nm)上轉(zhuǎn)換熒光強(qiáng)度的影響,發(fā)現(xiàn)NaYF4:Yb3+,Tm3+納米晶的熒光強(qiáng)度隨著Tm3+離子摻雜濃度先增強(qiáng)后減弱,當(dāng)Tm3+離子摻雜濃度為0.01mmol時(shí)熒光強(qiáng)度最強(qiáng)。測(cè)量了裸核NaYF4:Yb3+,Tm3+納米晶和NaYF4:Yb3+,Tm3+/NaYF4納米晶的上轉(zhuǎn)換發(fā)光光譜和熒光壽命曲線,分析了兩種氟化物殼層材料對(duì)納米晶的增強(qiáng)機(jī)制的影響,結(jié)果表明表面包覆NaYF4的納米晶的熒光性能更適合生物熒光測(cè)溫。根據(jù)激光的功率與熒光強(qiáng)度的雙對(duì)數(shù)曲線研究NaYF4:Yb3+,Tm3+/NaYF4納米晶的上轉(zhuǎn)換機(jī)制,發(fā)現(xiàn)Yb3+離子的合作上轉(zhuǎn)換的過程對(duì)Tm3+離子的激發(fā)態(tài)布局有著重要作用。以Yb3+/Tm3+離子摻雜濃度分別為20%、1%為研究對(duì)象,以Tm3+離子的熱耦合能級(jí)對(duì)3F2,3和3H4,分別分析裸核納米晶和核殼材料納米晶在溫度范圍為310K-430K的生物熒光溫度特性,得到了非常好的靈敏度,證明其在生物熒光溫度檢測(cè)的應(yīng)用前景。通過研究NaYF4:Yb3+,Tm3+/NaYF4納米晶熒光強(qiáng)度測(cè)溫技術(shù),以NaYF4:Yb3+,Tm3+/NaYF4納米晶在3H4能級(jí)的熒光強(qiáng)度為例分析了在生物熒光溫度測(cè)量的應(yīng)用,發(fā)現(xiàn)其熒光強(qiáng)度隨溫度呈線性變化,具有很好的應(yīng)用前景。
【關(guān)鍵詞】：稀土離子 上轉(zhuǎn)換發(fā)光 NaYF4 納米粒子 熒光溫度傳感
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TB383.1;O482.3
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-18
• 1.1 課題研究的背景10-11
• 1.1.1 熱膨脹式溫度傳感器10
• 1.1.2 熱電阻溫度傳感器10
• 1.1.3 熱電偶溫度傳感器10-11
• 1.1.4 光學(xué)溫度傳感器11
• 1.2 稀土元素及稀土摻雜上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的背景11-13
• 1.3 基質(zhì)材料介紹13-14
• 1.4 稀土離子摻雜材料在測(cè)溫方面的研究現(xiàn)狀14-15
• 1.5 研究目的及意義15-17
• 1.6 本論文的主要研究工作17-18
• 第2章 稀土摻雜上轉(zhuǎn)換發(fā)光及實(shí)驗(yàn)18-31
• 2.1 稀土摻雜材料的上轉(zhuǎn)換發(fā)光機(jī)制18-21
• 2.1.1 激發(fā)態(tài)吸收（ESA）18
• 2.1.2 能量傳遞（ET）18-21
• 2.1.3 光子雪崩（PA）21
• 2.2 影響稀土上轉(zhuǎn)換發(fā)光的因素21-23
• 2.3 樣品的制備23-27
• 2.3.1 樣品的制備方法23-24
• 2.3.2 樣品的制備流程24-27
• 2.4 樣品的表征27-30
• 2.4.1 X射線衍射分析27-28
• 2.4.2 TEM分析28
• 2.4.3 上轉(zhuǎn)換熒光光譜28
• 2.4.4 上轉(zhuǎn)換時(shí)間分辨光譜28-29
• 2.4.5 上轉(zhuǎn)換發(fā)光功率曲線分析29-30
• 2.4.6 上轉(zhuǎn)換熒光溫度譜30
• 2.5 本章小結(jié)30-31
• 第3章 NaYF_4：Yb~(3+)，Tm~(3+)/NaYF_4上轉(zhuǎn)換發(fā)光特性的研究31-43
• 3.1 引言31
• 3.2 核-殼NaYF_4：Yb~(3+)，Tm~(3+)的結(jié)構(gòu)表征31-32
• 3.3 裸核NaYF_4：Yb~(3+)，Tm~(3+)及核殼NaYF_4：Yb~(3+)，Tm~(3+)的形貌表征32-35
• 3.4 Tm~(3+)離子對(duì)裸核NaYF_4：Yb~(3+)，Tm~(3+)的熒光光譜影響35-36
• 3.5 核殼材料對(duì)核殼結(jié)構(gòu)納米晶的上轉(zhuǎn)換熒光影響36-37
• 3.6 NaYF_4：Yb~(3+)，Tm~(3+)/NaYF_4納米晶的熒光增強(qiáng)機(jī)制的分析37-39
• 3.7 NaYF_4：Yb~(3+)，Tm~(3+)/NaYF_4納米晶的上轉(zhuǎn)換機(jī)制的分析39-41
• 3.8 本章小結(jié)41-43
• 第4章 NaYF_4：Yb~(3+)，Tm~(3+)/NaYF_4熒光溫度特性的研究43-55
• 4.1 引言43-44
• 4.2 稀土離子熒光強(qiáng)度比測(cè)溫原理44-46
• 4.3 裸核NaYF_4：Yb~(3+)，Tm~(3+)納米晶的基于FIR的熒光溫度特性的分析46-49
• 4.4 NaYF_4：Yb~(3+)，Tm~(3+)/NaYF_4納米晶的基于FIR的熒光溫度特性的分析49-52
• 4.5 NaYF_4：Yb~(3+)，，Tm~(3+)/NaYF_4納米晶的基于熒光強(qiáng)度的熒光溫度特性的分析52-53
• 4.6 本章小結(jié)53-55
• 結(jié)論55-57
• 參考文獻(xiàn)57-61
• 攻讀碩士學(xué)位期間承擔(dān)的科研任務(wù)與主要成果61-62
• 致謝62

【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 王蘋;徐瑛;;納米TiO_2的金屬離子摻雜進(jìn)展及其在環(huán)境友好材料中的應(yīng)用(英文)[J];中山大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2007年S1期

2 王朋,陳文新,劉應(yīng)亮,黃浪歡,石春山;稀土離子摻雜對(duì)于TiO_2結(jié)構(gòu)和光催化性能的影響[J];暨南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)與醫(yī)學(xué)版);2003年05期

3 鮑家興;周時(shí)鳳;馮高峰;王璽;林耿;邱建榮;;熔制溫度對(duì)鉍離子摻雜鋇鋁硅酸鹽玻璃發(fā)光性能的影響[J];發(fā)光學(xué)報(bào);2007年05期

4 肖俊霞;韋朝海;胡記杰;吳超飛;;第一過渡系金屬離子摻雜的TiO_2納米粒子光催化活性的研究(英文)[J];湘潭大學(xué)自然科學(xué)學(xué)報(bào);2008年01期

5 陳其思,張?jiān)茟?TiO_2金屬離子摻雜改性研究進(jìn)展[J];科技創(chuàng)業(yè)月刊;2005年01期

6 金志強(qiáng),靳君,章建榮,都有為;鐠離子摻雜對(duì)SrFe_(12)O_(19)結(jié)構(gòu)和磁性的影響[J];物理學(xué)報(bào);1999年S1期

7 張邁生,楊燕生,張建輝;銅離子摻雜的硫化鈣熒光體的微波輻射快速合成及其光致發(fā)光[J];中山大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);1999年S1期

8 洪樟連,彭麗霞,張朋越,周時(shí)鳳,王民權(quán);補(bǔ)償離子摻雜與燒成溫度對(duì)SrTiO_3∶0.002Pr~(3+)材料的紅色發(fā)光特性的影響[J];發(fā)光學(xué)報(bào);2005年04期

9 熊飛兵;楊峰;;鐠離子摻雜鎢酸鉛晶體熒光衰減動(dòng)態(tài)研究[J];廣西師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2011年02期

10 傅德君,雷園園,李金釵,葉明生,彭友貴,范湘軍;C_(60)薄膜的離化團(tuán)簇束沉積及離子摻雜[J];武漢大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);1998年03期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 陳月華;郭國(guó)霖;翟純;;K~+離子摻雜對(duì)溶膠-凝膠動(dòng)力過程的影響(Ⅱ)[A];第七屆全國(guó)波譜學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文摘要集[C];1992年

2 欒勇;傅平豐;戴學(xué)剛;;氧化鈦基光催化材料的離子摻雜和酸化改性[A];第五屆中國(guó)功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議論文集Ⅲ[C];2004年

3 王曉林;陳建華;龔竹青;;離子摻雜對(duì)納米二氧化鈦粉末光催化性能的影響[A];第十屆全國(guó)粉體工程學(xué)術(shù)會(huì)暨相關(guān)設(shè)備、產(chǎn)品交流會(huì)論文專輯[C];2004年

4 張磊;樊勇利;于文志;;復(fù)合金屬離子摻雜改善LiFePO_4的電化學(xué)性能[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第26屆學(xué)術(shù)年會(huì)新能源與能源化學(xué)分會(huì)場(chǎng)論文集[C];2008年

5 王洋;段武彪;劉博;陳熙東;靳政;楊飛華;郭建平;;金屬離子與非金屬離子摻雜對(duì)于介孔TiO_2光催化性能的影響[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第29屆學(xué)術(shù)年會(huì)摘要集——第34分會(huì)：納米催化[C];2014年

6 陳建華;王曉林;趙翠華;龔竹青;;離子摻雜對(duì)納米TiO_2薄膜光催化活性的影響研究[A];第1屆全國(guó)工業(yè)催化技術(shù)及應(yīng)用年會(huì)論文集[C];2004年

7 洪廣言;孔麗;甘樹才;張吉林;;稀土離子摻雜對(duì)YAG:Ce影響的研究[A];第14屆全國(guó)晶體生長(zhǎng)與材料學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2006年

8 張軍杰;胡麗麗;姜中宏;;稀土離子摻雜的多組分玻璃光纖[A];《硅酸鹽學(xué)報(bào)》創(chuàng)刊50周年暨中國(guó)硅酸鹽學(xué)會(huì)2007年學(xué)術(shù)年會(huì)論文摘要集[C];2007年

9 呂靜;胡琳娜;劉景;王廣健;宋寶俊;;金屬離子摻雜TiO_2的光催化性能研究[A];第五屆中國(guó)功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議論文集Ⅲ[C];2004年

10 趙黎明;李穎源;何肖群;盧維奇;;若干種離子摻雜TiO_2可見光催化劑的活性[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

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前6條

1 劉秋平;金屬離子摻雜二氧化鈦的光電性能改性研究[D];北京交通大學(xué);2013年

2 陳艷平;熱中子探測(cè)用稀土離子摻雜鋰硅酸鹽玻璃的制備與熒光性質(zhì)研究[D];中國(guó)工程物理研究院;2014年

3 劉秀華;金屬離子摻雜二氧化鈦光催化劑的改性研究[D];中國(guó)工程物理研究院;2007年

4 劉清波;ZnO晶體形貌調(diào)控、離子摻雜及其生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)[D];河北大學(xué);2013年

5 夏校良;陽離子摻雜稀土鋯酸鹽的有序無序轉(zhuǎn)變與電學(xué)性能研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2011年

6 王瑩;銪鋱有機(jī)配合物的制備與金屬離子摻雜及熒光性能研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2014年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 呂月鵬;水熱法制備鐵酸鉍粉體的光催化性能研究[D];中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京);2015年

2 楊麗霞;稀土離子摻雜TiO_2/蒙脫土復(fù)合材料的制備及其性能研究[D];內(nèi)蒙古師范大學(xué);2015年

3 王敏;異質(zhì)離子摻雜對(duì)NaYF_4:Yb~(3+),Er~(3+)上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料光學(xué)性能的研究[D];東華理工大學(xué);2016年

4 李勇強(qiáng);金屬離子摻雜稀土氧化物的制備及其發(fā)光性能研究[D];安徽大學(xué);2016年

5 齊海岳;基于稀土離子摻雜納米材料的熒光與溫度特性研究[D];燕山大學(xué);2016年

6 王澤;鐵離子摻雜低結(jié)晶度磷酸鈣及其微球的制備與表征[D];山東大學(xué);2016年

7 李俊;稀土離子摻雜磷酸鹽三維有序大孔材料的制備及其發(fā)光增強(qiáng)的研究[D];昆明理工大學(xué);2016年

8 李麗;金屬離子摻雜納米晶氧化鉍薄膜制備及其光催化性能研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2008年

9 王曉林;二氧化鈦光催化材料離子摻雜行為及機(jī)理研究[D];廣西大學(xué);2005年

10 呼德力格爾;稀土離子摻雜介孔氧化物的制備及其發(fā)光性質(zhì)研究[D];內(nèi)蒙古師范大學(xué);2012年

本文編號(hào)：654298