發(fā)布時間：2020-08-03 11:47

【摘要】：光子能量傳遞廣泛存在于發(fā)光材料之間,而量子點與有機分子之間的能量傳遞能實現(xiàn)不同激子轉(zhuǎn)換,因而在光電子、光伏領(lǐng)域備受關(guān)注。稀土離子作為優(yōu)異的激活劑離子,具有豐富的覆蓋可見到紅外波段的4f能級,因而,不同的稀土離子也可以和不同形式的激子發(fā)生相互能量傳遞。本文針對稀土摻雜納米顆粒與有機分子復(fù)合體系的能量傳遞及光學(xué)性能進行了下列兩方面的研究:首先,通過共沉淀的方法合成了 NaYF4:20%Yb3+/1%Er3+納米顆粒,并在此基礎(chǔ)上配制了 一系列NaYF4:20%Yb3+/1%Er3+納米顆粒與紅熒烯分子的復(fù)合溶液體系,探究了二者混合體系的能量傳遞機制及不同紅熒烯濃度對能量傳遞和上轉(zhuǎn)換發(fā)光性能的影響。研究發(fā)現(xiàn),在近紅外光激發(fā)下,NaYF4:20%Yb3+/1%Er3+納米顆粒與紅熒烯分子的混合溶液中產(chǎn)生了近紅外到可見波段寬帶發(fā)射的上轉(zhuǎn)換發(fā)光,其中NaYF4:20%Yb3+/1%Er3+納米顆粒與紅熒烯分子之間的能量傳遞方式包括熒光再吸收和非輻射共振能量傳遞這兩種機制,并且輻射能量傳遞占有主導(dǎo)地位。隨著紅熒烯濃度增加,發(fā)光效率升高,但當(dāng)紅熒烯濃度過高時,由于紅熒烯自吸收引起的濃度淬滅效應(yīng),導(dǎo)致發(fā)光效率會有所下降。然后,同樣用共沉淀的方法合成了 NaYF4:x%Nd3+(x = 0.5,1,2,5)納米顆粒,采用液相超聲輔助的方法實現(xiàn)納米顆粒表面配體的交換,實現(xiàn)了有機分子OFBT對納米顆粒表面的油酸配體的替換。進一步研究了表面修飾了 OFBT分子的NaYF4:x%Nd3+納米顆粒系統(tǒng)的能量傳遞機制及Nd3+摻雜濃度對發(fā)光性能的影響。研究表明OFBT分子修飾的NaYF4:x%Nd3+中可實現(xiàn)高效的非輻射共振能量傳遞,并且Nd3+摻雜濃度對體系發(fā)光效率的影響與NaYF4:x%Nd3+自身濃度淬滅規(guī)律一致。進一步研究發(fā)現(xiàn)該體系的發(fā)光性能對溫度、pH值都有較為明顯的依賴性,可用作納米尺度的光學(xué)溫度傳感器和pH值探針。
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TQ422
【圖文】：

第一章緒論逡逑第一章緒論逡逑１．１發(fā)光材料簡介逡逑光是十分常見的現(xiàn)象，比如陽光、火焰的火光、日光燈的燈光、手機屏幕上逡逑彩色的熒光、醫(yī)療診斷技術(shù)ＣＴ用的Ｘ射線、熒火蟲的生物熒光、安全出口指示逡逑牌的長余輝熒光等。其中火焰的火光和普通鎢絲燈的燈光是黑體輻射，與溫度有逡逑關(guān)，屬于熱輻射，因此與這些相關(guān)的物質(zhì)都不是發(fā)光材料。發(fā)光材料是在吸收各逡逑種形式能量之后，以電磁輻射的形式釋放出能量的物質(zhì)，該過程與物質(zhì)自身特性逡逑密切g(shù)徆亍７⒐獠牧媳患し⒌男問接瀉芏�，染R浼し⒌墓庵路⒐狻⒏吣艿繾觛?逡逑激發(fā)的陰極射線發(fā)光、電能激發(fā)的電致發(fā)光、化學(xué)能激發(fā)的化學(xué)發(fā)光等⑴。逡逑１．１．１無極發(fā)光材料逡逑—邐＊邐邐

１．２發(fā)光材料中的能量傳遞逡逑發(fā)光材料中施主與受主之間的能量傳遞有輻射能量傳遞和非輻射能量傳遞逡逑兩種方式［１＜）４］，如圖１．２所示。顧名思義，輻射能量傳遞是指受主通過吸收施主逡逑發(fā)射的熒光獲得能量從而實現(xiàn)的能量傳遞，也被稱為僁光再吸收能量傳遞。因此，逡逑這種能量傳遞發(fā)生的前提是施主的發(fā)射光譜與受主的吸收光譜之間有重疊的部逡逑分，輻射能量傳遞的能量傳遞效率極大的依賴于施主附近受主的濃度和受主的吸逡逑收截面。非輻射能量傳遞是施主與受主之間發(fā)生直接的能量轉(zhuǎn)移，該過程不涉及逡逑光子發(fā)射這一中間過程。這類能量傳遞存在兩種機制：一個是Ｆｉｉｒｓｔｅｉ？共振能量逡逑傳遞，該機制是通過施主－受主對之間的偶極－偶極相互作用或者偶極－四極相互作逡逑用實現(xiàn)的，受施主－受主之間距離影響較大，可在距離ｌ0ｎｍ左右的施主－受主間逡逑發(fā)生另一種能量傳遞機制是Ｄｅｘｔｅｒ能量傳遞，這種能量傳遞機制是依賴于逡逑２逡逑

關(guān)系基本吻合。Ｋｕｈｎ等［２４］使用已知厚度的多層脂肪酸來隔離藍青素染料進行類逡逑似的實驗，也驗證了邋ｒ６依賴關(guān)系。Ｙｇｕｅｒａｂｉｄｅ和Ｓｔｒｙｅｒ［２６］進行了熒光壽命實驗驗逡逑證了共振能量傳遞幾率ｗ與光譜重疊積分成正比的關(guān)系，如圖１．３所示。逡逑１．２．２非福射能量傳遞一Ｄｅｘｔｅｒ能量傳遞逡逑對于施主－受主之間存在光譜重疊的能量傳遞，Ｆｏｓｔｅｒ理論已經(jīng)可以很好的逡逑解釋，例如稀土離子的上轉(zhuǎn)換能量傳遞過程［２７，２８］。但是在“敏化發(fā)光”［２９，＃的能逡逑量傳遞體系中，有的體系中施主參與能量傳遞的相應(yīng)能級受到自選禁戒規(guī)則［３１，３２］逡逑的限制無法發(fā)射熒光，即施主－受主沒有光譜重疊，這種情況Ｆ６ｒＳｔｅｒ理論就無法逡逑４逡逑

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本文編號：2779582