稀土掺杂核-壳型纳米材料的双模式发光
本文在讨论以氟锆酸盐为基质的纳米材料基础上,构建了可双模式激发的核-壳型纳米发光材料Na3Zr F7:Yb3+,Er3+@GdxZryF7:Eu3+(3x+4y=7),通过结构及光谱分析手段研究了双模式激发下的上/下转换发光规律.本课题中样品的合成方法为溶剂热法.首先,为研究合成温度对Na3Zr F7:Yb3+,Er3+上转换发光的影响,我们制备了单分散的纳米粒子样品,并对样品进行了结构和光谱分析.实验结果表明,在980 nm红外激光激发下,样品均可发出绿色和红色上转换发光,特别是,随着合成温度的升高,样品的上转换发光强度也会迅速提高,这是由于样品的晶粒尺寸逐渐增大所导致的.其次,为研究Eu3+离子掺杂浓度对Gd Zr F7:Eu3+下转换发光的影响,我们合成了不同Eu3+离子掺杂浓度的样品,在273或395 nm光源的激发下,测量了Eu3+离子的特征发光,分析了其发光机制.实验结果表明,Eu3+离子的特征发光强度受其掺杂浓度的影响.本实验中,2 mol%的Eu3+离子掺杂浓度最佳.最后,为了研究Gd3+离子含量(浓度)对材料发光性能的影响,我们合成了Na3Zr F7:Yb3+,Er3+@GdxZryF7:Eu3+(3x+4y=7)核-壳型纳米材料.测量了样品的结构和发光性能,并采用光谱分析等方法研究了其双模式发光.实验结果表明,壳层中Gd3+离子含量对核-壳材料的上转换发光有改善作用,其原因取决于包覆壳层所形成的配位场.此外,在395 nm(直接激发)激发下,Gd3+离子含量变化对Eu3+离子的特征发光存在影响,这是Eu3+离子周围晶场变化所致;而在273 nm(基质激发)激发下,Gd3+离子含量的增加对Eu3+离子的特征发光有积极影响.综上,我们合成了Na3Zr F7:Yb3+,Er3+@GdxZryF7:Eu3+核-壳型纳米材料.该材料具备在红外/紫外双模式激发下实现上/下转换发光的光学特性,在生物医学、太阳能利用、防伪标记等领域具有潜在的应用价值.本文实验结果有望为稀土掺杂纳米核-壳材料未来的实际应用提供必要的理论和实验基础.
- 作者：
- 张国海
- 学位授予单位：
- 牡丹江师范学院
- 专业名称：
- 物理学
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2015年
- 导师姓名：
- 吕强
- 中图分类号：
- TB383.1
- 关键词：
- 核-壳型纳米材料；双模式发光；稀土掺杂；氟化物
- core-shell nano-materials； dual-modal luminescence； rare earth doping； fluoride