论文摘要
上转换荧光材料在红外辐射激发下能够发射出可见光,甚至紫外光,所以广泛应用于固态激光器、生物分子荧光标记、红外辐射探测等领域。ZrO2作为生物荧光标记材料不适于直接进入生物体内,而经过纳米复合后制成的SiO2包覆的纳米荧光粉,更容易分散并易于和有机物结合,进而能与生物分子结合,可作为生物荧光标记材料。采用反相微乳液法分别制备了单掺Er3+离子的ZrO2纳米粉、双掺Er3+离子与Yb3+离子的ZrO2纳米粉、双掺Tm3+离子与Yb3+离子的ZrO2纳米粉、三掺Tm3+离子、Er3+离子与Yb3+离子的ZrO2纳米粉,并且制备了SiO2包覆的ZrO2纳米粉。制备稀土掺杂的ZrO2纳米粉的方法是:在硝酸氧锆的水溶液中,掺入不同浓度的Er（NO3）3或Yb（NO3）3或Tm（NO3）3,以环己烷为油相,NP9,NP5为表面活性剂,搅拌一定时间后形成稳定的微乳液。采用丙酮破乳,得到白色的前驱体,高温烧结后就可得到稀土掺杂的ZrO2纳米粉。通过X射线衍射分析得知,以ZrO2为基体的纳米荧光粉为立方氧化锆,没有其他杂相出现。通过TEM分析得知,以ZrO2为基体的纳米荧光粉的平均粒径为15 nm左右,纳米颗粒没有明显的团聚现象出现。若用SiO2包覆则可以看到表面SiO2包覆层。上转换发光光谱和能级跃迁图分析表明,以ZrO2为基体的纳米荧光粉,单掺Er3+离子在功率为2 W的980 nm半导体激光器激发下,所制备的纳米晶粉体能够发射出明亮的绿色和红色上转换荧光。双掺Er3+离子与Yb3+离子,在功率为2 W的980 nm半导体激光器激发下,所制备的纳米晶粉体能够发射出明亮的绿色和红色上转换荧光。通过研究发光强度与激发功率的关系可知:单掺Er3+离子的红色上转换和绿色上转换是三光子过程,双掺Er3+离子与Yb3+离子的红色上转换和绿色上转换是双光子过程,双掺Tm3+,Yb3+离子的蓝色上转换为三光子过程。如果经过SiO2包覆表面修饰,纳米荧光粉的发光强度就会有所减弱,这主要是因为包覆样品的声子能量增加。双掺Er3+离子与Yb3+离子,可以发现当Er3+离子的含量固定为1%不变而只改变掺Yb3+离子的含量。随着Yb3+离子的含量逐渐增加,上转换图谱由绿色上转换向红色上转换转移。这主要是由Yb3+离子的敏化作用增强而引起的。这说明发生了4S3/2/2H11/2→4I15/2跃迁向4F9/2→4I15/2跃迁的转移。