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荧光上转换发光材料的研究,2,主要内容,3,稀土上转换发光材料（upconversionnanoparticles，UCNPs）是指材料吸收能量较低的光子时却能够发出较高能量的光子的材料，或者也可以说是受到某种光激发时，材料可以发射比激发光波长短的荧光材料。本质：反Stokes发光。,UCNPs,4,1、稀土上转换发光材料的发展,5,1、11959年，用960nm的红外光激发多晶ZnS，观察到了525nm的绿色发光。1962年，此种现象又在硒化物中得到了进一步的证实。1966年，法国科学家Auzel在研究钨酸镱钠玻璃时，意外发现，当基质材料中掺入Yb3+离子时，Er3+、Ho3+和Tm3+离子在红外光激发时，可见发光几乎提高了两个数量级，由此正式提出了“上转换发光”的概念。,6,1、2,20世纪90年代初：在低温下(液氮温度)在掺Er3+：CaF2晶体中上转换发光效率高达25%。,7,在室温下，在氧化物等晶体中也成功地获得了激光运转，上转换发光效率超过了1，高达1.4。,8,1、3,近几年来，纳米材料的小尺寸效应、高比表面效应、量子效应等优点使纳米材料成为稀土离子上转换发光领域中一个新的研究热点，尤其是镧系掺杂发光材料的研究最多。大量文献报导了镧系掺杂发光氧化物、复合氧化物、氟化物等微粒的合成与光谱性能研究。,9,2、镧系掺杂发光纳米微粒的组成,10,2、1上转换发光材料的组成：NaYF4:Yb3+，Er3+纳米颗粒,最有效的基质材料：NaYF4常用的敏化剂为：Yb3+激活剂通常是：Er3+、Ho3、Tm3+等。UCNPs的激发光源：近红外连续激光器（980nm）,11,2.2UCNPs的核/壳结构,Yb3+离子吸收光谱位于9001000nm，具有较强的吸收系数。,Nd3+在NIR730、808、865nm有较好的吸收，因此可掺Nd3+来扩大Yb3+做敏化剂的UCNPs的激发谱带。,NaGdF4:Yb,ErNaGdF4:Nd,YbNPs,730nm,808nm,865nm,12,3、镧系掺杂发光纳米微粒的制备方法,13,3.1最基本的方法有两个：一是将大块的固体分裂成纳米粒子；二是将最小单位(分子或原子)组合，在形成微粒时控制粒子的生长，使其维持在纳米尺寸。,14,3.2比较常用的几种液相制各方法：1）水热/溶剂热法2）沉淀法3）溶胶凝胶法4）微乳液法,15,3.2.1水热/溶剂热法在特制的密闭反应容器（如高压釜）中，以水或有机溶剂作为反应介质，在高温高压下进行化学反应的一种方法。,样品的扫描电镜图a、55000倍b、220000倍,16,3.2.2沉淀法,张俊文等制备的纳米上转换发光材料Y2O2S：Yb，Er,17,3.2.3溶胶凝胶法基本原理是将金属醇盐或无机盐水解，然后使溶质聚合凝胶化，再将凝胶干燥、烧培，最后得到无机材料。,3.2.4微乳液法所有化学反应都在液滴内部进行。,18,不同方法制备的UCNP
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