论文摘要
上转换荧光材料能在红外辐射激发下发射出可见光，甚至紫外光，因而广泛应用于固态激光器，生物分子荧光标识、红外辐射探测等领域。上转换荧光材料的水溶性较差，不适于进入生物体内，而经过纳米复合后制成的SiO2包覆的纳米荧光粉，容易溶于水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。本文采用微乳液法分别制各了稀土掺杂SiO2包覆的Gd2O3和Y2O3纳米粉，在Y（NO3）3的水溶液中，掺入不同浓度Er（NO3）3或Yb（NO3）3或Tm（NO3）3，环己烷为油相，NP5,NP9为表面活性剂，硅酸乙酷作为硅源，搅拌一定时间后形成稳定的微乳液。采用水或丙酮破乳，得到白色的前驱体，高温烧结后得到稀土掺杂SiO2；包覆的Y2O3纳米粉。按照类似的合成工艺，制备了稀土掺杂SiO2包覆的Gd2O3纳米粉。通过X射线衍射分析得知，以Y2O3为基体的纳米荧光粉为立方氧化钇，没有其他杂相出现，表明稀土离子完全固溶于Y2O3晶格。以Gd2O3为基体的纳米荧光粉为立方氧化钇，没有其他杂相出现，表明稀土离子完全固溶于Gd2O3晶格。通过TEM分析得知，以Y2O3为基体的纳米荧光粉的平均粒径为40nm左右，纳米颗粒没有明显的团聚现象出现，可以看到表面SiO2包覆层。以Gd2O3为基体的纳米荧光粉的平均粒径为40-50nm左右，纳米颗粒没有明显的团聚现象出现，可以看到表面SiO2包覆层。通过上转换发光光谱和能级跃迁图分析可以知道，以Y2O3为基体的纳米荧光粉，单掺Er3+和双掺Er3+，Yb3+离子，红色上转换和绿色上转换都是双光子过程，双掺Tm3+, Yb3+离子的蓝色上转换为四光子过程，三掺Er3+,Tm3+,Yb3+离子的蓝色上转换也为四光子过程。以Gd2O3为基体的纳米荧光粉，单掺Er3+和双掺Er3+, Yb3+离子，红色上转换和绿色上转换都是双光子过程，双掺Tm3+，Yb3+离子的蓝色上转换为三光子过程。经过表面修饰，纳米荧光粉的强度有所减弱，这主要是因为包覆层对荧光的吸收作用引起的。双掺Er3+, Yb3+离子，可以发现Er3+的摩尔百分含量为1%而Yb3+离子的摩尔百分含量为逐渐增加时，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引起的。这说明发生了4S3/22H11/2→4I15/2跃迁向4F9/2→4I15/2跃迁转移。