稀土离子掺杂的NaYF4纳米材料的水热合成与光谱表征

论文摘要

本论文研究稀土离子掺杂的NaYF4的纳米材料,包括核壳纳米粒子、纳米棒和探索水溶性纳米粒子三部分。我们发展了一个简单而有效的水热合成方法制备了具有核壳结构的钕掺杂的纳米粒子α-NaYF4:Nd/α-NaYF4。制备的纳米材料经过了XRD、TEM、XPS、稳态荧光光谱和瞬态荧光光谱。其中,XPS分析确认了我们开发的水热法合成核壳结构的策略是可行的。对α-NaYF4:Nd和α-NaYF4:Nd/α-NaYF4中掺杂的钕离子的激发态4F3/2的寿命分析表明:核壳结构的钕离子平均寿命较之核的增加约13%,而表面钕离子的寿命增加了近125%,说明生长的未掺杂壳层对表面钕离子的保护是明显的。α-NaYF4:Nd/α-NaYF4纳米粒子的钕离子激发态的量子产率达到了52%。通过水热法合成Eu3+,Tb3+,Nd3+and Yb3+/Er3+掺杂的六方相的NaYF4（β-NaYF4）纳米棒,XRD和SEM测试表明:结构是纯六方相,直径约400nm,长度约5μm。Eu3+和Tb3+掺杂的纳米棒发射典型的可见光,主发射峰分别在615nm和544nm,而Nd3+和Er3+掺杂的纳米棒发射典型的近红外光。同时,对不同浓度钕离子掺杂的纳米棒的寿命分析得知,浓度淬灭效应很明显。β-NaYF4:1.2%Ndandβ-NaYF4:10%Yb,2%Er纳米棒的Nd3+和Er3+的发光量子产率分别约是37%和33%。重要的是,β-NaYF4:Yb,Er纳米棒在980nm激光二极管的激发下可以同时进行上转换和下转换发光。上转换的机理是常见的两个光子参与的过程。探索了月桂酸和11-溴代十一酸代替油酸的在水热合成稀土上转换发光纳米材料并转化为水溶性可能性。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第一章 论文选题和研究背景
• 1.1 生物荧光标记
• 1.2 有机荧光染料
• 1.3 半导体量子点
• 1.4 稀土发光纳米材料
• 1.4.1 稀土发光材料的荧光特征
• 1.4.2 水溶性稀土纳米材料的合成及其生物应用
• 1.4.3 稀土掺杂的薄膜材料在激光与光波导和光放大方面的进展
• 1.5 本课题的设计思想及研究内容
• 参考文献
• 4:Nd/α-NaYF₄的研究'>第二章 钕掺杂的核壳结构纳米粒子α-NaYF₄:Nd/α-NaYF₄的研究
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 试剂与材料
• 2.2.2 各种钕掺杂核壳结构的纳米粒子的制备
• 2.2.3 水溶性钕掺杂核壳结构的纳米粒子的制备
• 2.2.4 表征
• 2.3 结果与讨论
• 4:Nd/α-NaYF₄'>2.3.1 α-NaYF₄:Nd/α-NaYF₄
• 4:Nd/α-NaYF₄'>2.3.2 水溶性的壬二酸稳定的α-NaYF₄:Nd/α-NaYF₄
• 2.4 本章结论
• 参考文献
• 4纳米棒的上转换和下转换发光性质研究'>第三章 稀土离子掺杂的β-NaYF₄纳米棒的上转换和下转换发光性质研究
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 试剂与材料
• 4纳米棒的制备'>3.2.2 各种稀土离子掺杂的β-NaYF₄纳米棒的制备
• 3.2.3 表征
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 稀土掺杂的纳米棒的结构和形貌尺寸
• 4:Eu³⁺和β-NaYF₄:Ce³⁺,Tb³⁺的纳米棒的下转换发光'>3.3.2 β-NaYF₄:Eu³⁺和β-NaYF₄:Ce³⁺,Tb³⁺的纳米棒的下转换发光
• 4:Nd³⁺和β-NaYF₄:yb³⁺,Er³⁺纳米棒的下转换近红外发光光谱及量子产率'>3.3.3 β-NaYF₄:Nd³⁺和β-NaYF₄:yb³⁺,Er³⁺纳米棒的下转换近红外发光光谱及量子产率
• 4:Yb³⁺,Er³⁺纳米棒的上转换发光'>3.3.4 βNaYF₄:Yb³⁺,Er³⁺纳米棒的上转换发光
• 4:Yb³⁺,Er³⁺纳米棒的上转换发光机理'>3.3.5 β-NaYF₄:Yb³⁺,Er³⁺纳米棒的上转换发光机理
• 3.4 本章结论
• 参考文献
• 4:Yb,Er/Tm的合成探索'>第四章 水溶性的稀土上转换发光纳米材料α-NaYF₄:Yb,Er/Tm的合成探索
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 试剂与材料
• 4纳米棒的制备'>4.2.2 各种稀土离子掺杂的β-NaYF₄纳米棒的制备
• 4.2.3 表征
• 4.3 结果与讨论
• 4.4 本章结论
• 参考文献
• 论文总结
• 致谢
• 己公开发表或即将公开发表的论文