上轉(zhuǎn)換納米晶發(fā)光溫度特性研究.pdf

1、上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料可通過多光子的吸收機制，將近紅外光轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢姽?，在生物醫(yī)學、溫度傳感、三維立體顯示、太陽能電池、安全防偽等諸多領(lǐng)域具有很好的應用前景。發(fā)光是一個輻射躍遷和無輻射躍遷相互競爭的過程，而無輻射躍遷幾率往往依賴溫度。研究上轉(zhuǎn)換納米顆粒的發(fā)光性能隨溫度的依賴特性，不但可以有助于理清上轉(zhuǎn)換納米顆粒的能量損耗機制，從而為其性能優(yōu)化提供重要線索，而且可基于其發(fā)光溫度依賴特性開發(fā)新的應用。本文采用共沉淀法制備NaGdF4∶Yb，Ln(Ln

2、=Ho、Tm)上轉(zhuǎn)換納米顆粒，考察其生長行為，改善納米顆粒尺寸分布均勻性，并對其發(fā)光溫度依賴和溫致變色特性進行了深入研究。具體內(nèi)容如下:
　　首先，采用共沉淀法制備NaGdF4∶Yb，Ln(Ln=Ho、Tm)上轉(zhuǎn)換納米顆粒，研究制備工藝參數(shù)如合成溫度、反應時間和溶劑油酸與1-十八烯的用量比（OA/ODE比）對納米顆粒形貌、尺寸和相結(jié)構(gòu)的影響規(guī)律。不同于研究較多的六方相(β)NaYF4納米顆粒，β-NaGdF4∶Yb，Ln納米顆粒的

3、生長過程中不存在立方相到六方相的轉(zhuǎn)變，因此可以獲得超小的β-NaGdF4納米顆粒(＜10nm)。提高合成溫度和延長反應時間可以改善納米顆粒的結(jié)晶性，但由于奧斯瓦爾德熟化效應(Ostwald ripening)，納米顆粒尺寸顯著增長，其尺寸均勻性變差。增加OA/ODE能改變納米顆粒的形貌，由球狀向棒狀轉(zhuǎn)變。通過優(yōu)化合成溫度、反應時間和OA/ODE比，獲得尺寸分布均勻的小尺寸β-NaGdF4上轉(zhuǎn)換納米顆粒(～5nm)。
　　其次，重點

4、研究了溫度對NaGdF4∶Yb，Ln(Ln=Ho、Tm)上轉(zhuǎn)換納米顆粒發(fā)光性能的影響。發(fā)現(xiàn)NaGdF4∶Yb，Ho和NaGdF4∶Yb，Tm上轉(zhuǎn)換納米顆粒均存在發(fā)光強度隨溫度升高而顯著增強的現(xiàn)象，且兩種上轉(zhuǎn)換納米顆粒發(fā)光強度隨溫度增強幅度存在不同，這種反常的發(fā)光熱致增強現(xiàn)象可能與納米顆粒表面猝滅效應有關(guān)。此外，還研究了激活劑濃度和激光功率對上轉(zhuǎn)換納米顆粒NaGdF4∶Yb，Ho/Tm發(fā)光的影響，證實了交叉弛豫和濃度猝滅效應能夠?qū)е掳l(fā)光猝

5、滅，不同發(fā)射帶光強與激光功率滿足I∝Pn的關(guān)系。
　　最后，基于Tm和Ho發(fā)光溫度依賴性和激光功率依賴性的差異，設(shè)計并制備了三種Tm/Ho共摻的上轉(zhuǎn)換納米顆粒:單核NaGdF4∶Yb，Ho，Tm、核殼結(jié)構(gòu)NaGdF4∶Yb，Ho@NaGdF4∶Yb，Tm以及NaGdF4∶Yb，Tm@NaGdF4∶Yb，Ho，研究了三類上轉(zhuǎn)換納米顆粒發(fā)光顏色隨溫度和激光功率的變化規(guī)律。其中，NaGdF4∶Yb，Tm@NaGdF4∶Yb，Ho核殼結(jié)構(gòu)