發(fā)布時(shí)間：2017-03-30 00:17

  本文關(guān)鍵詞：光子晶體及金屬銀納米顆粒增強(qiáng)稀土摻雜NaYF_4納米顆粒上轉(zhuǎn)換發(fā)光性質(zhì)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：近年來(lái),三價(jià)稀土離子摻雜的上轉(zhuǎn)換納米顆粒由于其在生物療法、光學(xué)成像探測(cè)、固態(tài)激光以及光催化作用等多個(gè)領(lǐng)域的巨大潛在應(yīng)用,引起了人們極大的關(guān)注。然而,由于稀土離子f-f禁戒躍遷導(dǎo)致吸收截面非常小,使得納米顆粒上轉(zhuǎn)換發(fā)射強(qiáng)度較弱從而限制了它的應(yīng)用。最近,已經(jīng)有多種方法被用來(lái)增強(qiáng)上轉(zhuǎn)換發(fā)光強(qiáng)度,如選擇低聲子能量基質(zhì)、合成核／殼結(jié)構(gòu)、通過(guò)能量傳遞以及金屬納米顆粒等離子體增強(qiáng)等方法。盡管在改善稀土離子摻雜納米顆粒的上轉(zhuǎn)換發(fā)光性質(zhì)方面取得了一定的進(jìn)展,但增強(qiáng)納米材料上轉(zhuǎn)換發(fā)光仍然是一個(gè)具有挑戰(zhàn)性的課題。本論文通過(guò)利用光子晶體表面效應(yīng)以及其與金屬Ag納米顆粒的表面等離子相結(jié)合的耦合效應(yīng),增強(qiáng)稀土摻雜的NaYF4納米顆粒的上轉(zhuǎn)換發(fā)光,并對(duì)其發(fā)光機(jī)理進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。實(shí)驗(yàn)采用水熱法制備了Er3+/Yb3+, Tm3+/Yb3+以及Yb3+, Er3+, Tm3+摻雜NaYF4納米上轉(zhuǎn)換發(fā)光顆粒,研究了蛋白石光子晶體表面效應(yīng)對(duì)三種NaYF4納米顆粒上轉(zhuǎn)換發(fā)光的影響。研究表明,當(dāng)?shù)鞍资庾泳w的光子帶隙位置與顆粒上轉(zhuǎn)換發(fā)射光波長(zhǎng)重疊時(shí),上轉(zhuǎn)換納米顆粒的上轉(zhuǎn)換發(fā)光得到顯著的增強(qiáng),當(dāng)光子帶隙位置不與納米顆粒發(fā)射光波長(zhǎng)重疊時(shí),光子晶體表面對(duì)納米顆粒上轉(zhuǎn)換發(fā)光沒(méi)有影響。研究中,我們還通過(guò)改變測(cè)試路徑,有效的利用光子晶體表面效應(yīng),平衡三基色的相對(duì)強(qiáng)度,實(shí)現(xiàn)了NaYF4:Yb3+, Er3+, Tm3+納米顆粒的白光發(fā)射。并研究了反蛋白石光子晶體表面效應(yīng)對(duì)NaYF4:Er3+,Yb3+納米顆粒上轉(zhuǎn)換發(fā)光的調(diào)控作用。具有不同光子帶隙的反蛋白石光子晶體利用其表面對(duì)光的布拉格反射作用,當(dāng)納米顆粒的發(fā)射波長(zhǎng)與光子帶隙位置重疊時(shí)選擇性增強(qiáng)納米顆粒上轉(zhuǎn)換發(fā)光。此外,我們還研究了不同帶隙的蛋白石表面效應(yīng)、蛋白石/Ag復(fù)合材料表面耦合效應(yīng)對(duì)NaYF4:Yb3+/Er3+納米顆粒上轉(zhuǎn)換發(fā)光的增強(qiáng)效果。研究表明金屬Ag納米顆粒的表面等離子體效應(yīng)能與光子晶體的光子帶隙表面效應(yīng)產(chǎn)生耦合作用,有效的增強(qiáng)NaYF4:Yb3+/Er3+納米顆粒的上轉(zhuǎn)換發(fā)光。同時(shí),當(dāng)激發(fā)光波長(zhǎng)與光子帶隙位置重疊時(shí),由于激發(fā)場(chǎng)增強(qiáng)效應(yīng),NaYF4:Yb3+/Er3+納米顆粒的上轉(zhuǎn)換發(fā)光增強(qiáng)效果明顯。
【關(guān)鍵詞】：光子晶體 表面等離子體 納米顆粒 上轉(zhuǎn)換發(fā)射
【學(xué)位授予單位】：昆明理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：O734;TB383.1
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-15
• 第一章 緒論15-37
• 1.1 研究背景15-16
• 1.2 稀土摻雜納米上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料16-28
• 1.2.1 稀土摻雜納米上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料簡(jiǎn)介16-17
• 1.2.2 稀土上轉(zhuǎn)換材料發(fā)光機(jī)理17-20
• 1.2.3 稀土納米上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的合成方法20-23
• 1.2.4 納米上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的應(yīng)用23-28
• 1.3 納米上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料實(shí)際應(yīng)用中存在的問(wèn)題及已提出的解決方法28-30
• 1.3.1 通過(guò)光子晶體帶邊效應(yīng)增強(qiáng)上轉(zhuǎn)換發(fā)光28
• 1.3.2 通過(guò)稀土離子間能量轉(zhuǎn)遞增強(qiáng)上轉(zhuǎn)換發(fā)光28-29
• 1.3.3 通過(guò)金屬表面等離子體增強(qiáng)上轉(zhuǎn)換發(fā)光29-30
• 1.3.4 通過(guò)選擇具有低聲子能量的基質(zhì)增強(qiáng)上轉(zhuǎn)換發(fā)光30
• 1.4 光子晶體30-33
• 1.4.1 光子晶體簡(jiǎn)介30-31
• 1.4.2 光子晶體的主要特征31-32
• 1.4.3 光子晶體的應(yīng)用32-33
• 1.5 銀納米顆粒33-34
• 1.5.1 表面等離子體33-34
• 1.6 本論文提出的解決納米上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料發(fā)光弱的方法34
• 1.6.1 通過(guò)光子晶體增強(qiáng)上轉(zhuǎn)換發(fā)光34
• 1.6.2 通過(guò)光子晶體以及金屬表面等離子體耦合效應(yīng)增強(qiáng)上轉(zhuǎn)換發(fā)光34
• 1.7 課題的研究現(xiàn)狀及論文的主要內(nèi)容34-37
• 第二章 實(shí)驗(yàn)方法37-45
• 2.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備、實(shí)驗(yàn)試劑及原料37-38
• 2.1.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備37-38
• 2.1.2 實(shí)驗(yàn)試劑及原料38
• 2.2 樣品的制備38-42
• 2.2.1 模版的制備38-41
• 2.2.2 稀土摻雜納米顆粒的制備41-42
• 2.3 實(shí)驗(yàn)樣品性能表征42-45
• 2.3.1 掃描電鏡42
• 2.3.2 透射電鏡(TEM)42
• 2.3.3 物相分析42-43
• 2.3.4 透射光譜43
• 2.3.5 熒光光譜儀43-45
• 第三章 蛋白石光子晶體表面效應(yīng)增強(qiáng)Er~(3+)/Yb~(3+),Tm~(3+)/Yb~(3+)摻雜NaYF_4納米顆粒的上轉(zhuǎn)換發(fā)光性質(zhì)研究45-57
• 3.1 引言45-46
• 3.2 蛋白石光子晶體表面效應(yīng)增強(qiáng)Er~(3+)/Yb~(3+),Tm~(3+)/Yb~(3+)摻雜NaYF_4納米顆粒上轉(zhuǎn)換發(fā)光46-55
• 3.2.1 物相分析46-47
• 3.2.2 形貌表征47-48
• 3.2.3 光子晶體微觀結(jié)構(gòu)分析48
• 3.2.4 光子帶隙性質(zhì)分析48-50
• 3.2.5 上轉(zhuǎn)換發(fā)光光譜分析50-51
• 3.2.6 上轉(zhuǎn)換發(fā)光機(jī)理分析51-53
• 3.2.7 上轉(zhuǎn)換發(fā)光增強(qiáng)原理分析53-55
• 3.3 本章總結(jié)55-57
• 第四章 蛋白石光子晶體表面效應(yīng)對(duì)Yb~(3+),Er~(3+),Tm~(3+)三摻NaYF_4納米顆粒上轉(zhuǎn)換白光發(fā)射的調(diào)控研究57-67
• 4.1 引言57
• 4.2 蛋白石光子晶體表面效應(yīng)調(diào)控Yb~(3+),Er~(3+),Tm~(3+)三摻NaYF_4納米顆粒上轉(zhuǎn)換白光發(fā)射57-65
• 4.2.1 測(cè)試光路圖分析57-58
• 4.2.2 物相分析58-59
• 4.2.3 微觀結(jié)構(gòu)59-60
• 4.2.4 光子帶隙性質(zhì)分析60
• 4.2.5 NaYF_4：Yb~(3+),Er~(3+),Tm~(3+)上轉(zhuǎn)換發(fā)光性質(zhì)分析60-61
• 4.2.6 上轉(zhuǎn)換發(fā)光調(diào)控示意圖61-63
• 4.2.7 上轉(zhuǎn)換發(fā)光機(jī)理分析63-64
• 4.2.8 色坐標(biāo)計(jì)算64-65
• 4.3 本章小結(jié)65-67
• 第五章 反蛋白石光子晶體表面效應(yīng)增強(qiáng)Er~(+)/Yb~(3+)摻雜NaYF_4納米上轉(zhuǎn)換顆粒發(fā)光性質(zhì)研究67-75
• 5.1 引言67
• 5.2 反蛋白石光子晶體表面效應(yīng)對(duì)Er~(+)/Yb~(3+)摻雜NaYF_4顆粒上轉(zhuǎn)換發(fā)光性質(zhì)的影響研究67-73
• 5.2.1 物相分析67-68
• 5.2.2 形貌表征68-69
• 5.2.3 蛋白石光子晶體的微觀結(jié)構(gòu)分析69-70
• 5.2.4 光子帶隙性質(zhì)分析70-71
• 5.2.5 上轉(zhuǎn)換發(fā)光光譜分析71-73
• 5.3 本章總結(jié)73-75
• 第六章 蛋白石光子晶體與銀納米顆粒耦合作用增強(qiáng)Er~(3+)/Yb~(3+)摻雜NaYF_4納米顆粒上轉(zhuǎn)換發(fā)光75-87
• 6.1 引言75
• 6.2 蛋白石/Ag復(fù)合結(jié)構(gòu)對(duì)Er~(+)/Yb~(3+)摻雜NaYF_4納米顆粒上轉(zhuǎn)換發(fā)光性質(zhì)的影響研究75-86
• 6.2.1 制備方法示意圖75-76
• 6.2.2 形貌表征76-77
• 6.2.3 物相分析77
• 6.2.4 微觀結(jié)構(gòu)77-78
• 6.2.5 Ag納米顆粒存在形式78-79
• 6.2.6 光子帶隙性質(zhì)分析79-80
• 6.2.7 上轉(zhuǎn)換發(fā)光性質(zhì)分析80-81
• 6.2.8 上轉(zhuǎn)換發(fā)光增強(qiáng)系數(shù)81-83
• 6.2.9 上轉(zhuǎn)換發(fā)光機(jī)理分析83-85
• 6.2.10 光子帶隙性質(zhì)分析85-86
• 6.3 本章小結(jié)86-87
• 第七章 總結(jié)87-89
• 7.1 結(jié)論87-88
• 7.2 實(shí)驗(yàn)中存在的不足及今后的研究方向88-89
• 致謝89-91
• 參考文獻(xiàn)91-102
• 附錄A：攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表論文、專利及參與項(xiàng)目102-104

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前3條

1 劉凱,陳曉波;頻率上轉(zhuǎn)換三維立體顯示模型與計(jì)算機(jī)模擬[J];北京師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2001年05期

2 陳志鋼;宋岳林;田啟威;胡俊青;李富友;;稀土上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米材料的研究進(jìn)展[J];現(xiàn)代化工;2010年07期

3 楊魁勝;鄭芳;烏日娜;李含升;張希艷;;Upconversion Luminescent Properties of YVO_4:Yb~(3+),Er~(3+) Nano-Powder by Sol-Gel Method[J];Journal of Rare Earths;2006年S1期

  本文關(guān)鍵詞：光子晶體及金屬銀納米顆粒增強(qiáng)稀土摻雜NaYF_4納米顆粒上轉(zhuǎn)換發(fā)光性質(zhì)研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：275776