1、稀土上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的研究稀土上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的研究樊瀟樊瀟15S0070202主要內(nèi)容主要內(nèi)容稀土上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的發(fā)展稀土上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的發(fā)展1稀土上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的組成稀土上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的組成2稀土上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的制備稀土上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的制備33稀土上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料稀土上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料（upconversion nanoparticles，UCNPs）是指材料吸收能量較低的光子時(shí)卻能夠發(fā)出較高能量的光子是指材料吸收能量較低的光子時(shí)卻能夠發(fā)出較高能量的光子的材料，或者也可以說是受到某種光激發(fā)時(shí)，材料可以發(fā)射的材料，或者也可以說是受到某種光激發(fā)時(shí)，材料可以發(fā)射比激發(fā)光波長短的熒光材料比激發(fā)光波長短的熒光

2、材料。 本質(zhì)：反本質(zhì)：反Stokes發(fā)光。發(fā)光。UCNPs1、稀土上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的發(fā)展、稀土上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的發(fā)展45 1.1u1959年，Bloembergc用960nm的紅外光激發(fā)多晶ZnS ， 觀察到了525nm的綠色發(fā)光。u1962年，此種現(xiàn)象又在硒化物中得到了進(jìn)一步的證實(shí)。u 1966年，法國科學(xué)家Auzel在研究鎢酸鐿鈉玻璃時(shí)，意外發(fā)現(xiàn)，當(dāng)基質(zhì)材料中摻入Yb3+ 離子時(shí)，Er 3+、 Ho3+和 Tm3+離子在紅外光激發(fā)時(shí)，可見發(fā)光幾乎提高了兩個(gè)數(shù)量級(jí)，由此正式提出了“上轉(zhuǎn)換發(fā)光”的概念。1.26 20世紀(jì)世紀(jì) 90年代初：年代初： 在低溫下在低溫下(液氮溫度液氮溫度)，摻，摻雜雜E

3、r3+后，后，CaF2晶體中上轉(zhuǎn)換發(fā)光效率高達(dá)晶體中上轉(zhuǎn)換發(fā)光效率高達(dá)25%。年份年份上轉(zhuǎn)換材料上轉(zhuǎn)換材料溫度溫度泵浦泵浦上轉(zhuǎn)換發(fā)光上轉(zhuǎn)換發(fā)光1989摻摻Er3+：LiYF4 晶體晶體90K半導(dǎo)體半導(dǎo)體LD 泵浦泵浦850nm1989摻摻Er3+：LiYF4 晶體晶體65k氬離子泵浦氬離子泵浦551nm綠光綠光1990摻摻Er3+：CaF2晶體晶體210k PA泵浦泵浦紅光紅光1992摻摻Pr3+：LaCl3 晶體晶體 -PA泵浦泵浦紅藍(lán)光紅藍(lán)光 在室溫下，在氧化物等晶體中也成功地獲得了在室溫下，在氧化物等晶體中也成功地獲得了激光運(yùn)轉(zhuǎn)，上轉(zhuǎn)換發(fā)光效率超過了激光運(yùn)轉(zhuǎn)，上轉(zhuǎn)換發(fā)光效率超過了1，高達(dá)

4、，高達(dá)1.4。7年份年份上轉(zhuǎn)換材料上轉(zhuǎn)換材料泵浦泵浦上轉(zhuǎn)換發(fā)光上轉(zhuǎn)換發(fā)光1987Yb3+，Er3+：BaF2晶體晶體雙波長雙波長1540nm和和1054 nm泵浦泵浦670nm紅光紅光1987Yb3+，Tm3+：BaF2晶晶體體1054nm泵浦泵浦649nm紅光紅光1994Er3+：LiYF4 晶體晶體810nm泵浦泵浦551nm綠光綠光1995 Er3+：LiYF4 晶體晶體969nm泵浦泵浦551nm綠光綠光8 1.31.3 近幾年來，納米材料的小尺寸效應(yīng)、高比表面近幾年來，納米材料的小尺寸效應(yīng)、高比表面效應(yīng)、量子效應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)使納米材料成為稀土離子上效應(yīng)、量子效應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)使納米材料成為稀土離子

5、上轉(zhuǎn)換發(fā)光領(lǐng)域中一個(gè)新的研究熱點(diǎn)，尤其是鑭系摻轉(zhuǎn)換發(fā)光領(lǐng)域中一個(gè)新的研究熱點(diǎn)，尤其是鑭系摻雜發(fā)光材料的研究最多雜發(fā)光材料的研究最多 。 大量文獻(xiàn)報(bào)導(dǎo)了鑭系摻雜發(fā)光大量文獻(xiàn)報(bào)導(dǎo)了鑭系摻雜發(fā)光氧化物、復(fù)合氧氧化物、復(fù)合氧化物、氟化物化物、氟化物等微粒的合成與光譜性能研究。等微粒的合成與光譜性能研究。2、鑭系摻雜發(fā)光納米微粒的組成、鑭系摻雜發(fā)光納米微粒的組成9102.1 上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的組成上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的組成NaYF4: Yb3+，Er3+ 納米顆粒納米顆粒 最有效的基質(zhì)材料：最有效的基質(zhì)材料：NaYF4常用的敏化劑為：常用的敏化劑為：Yb3+激活劑通常是：激活劑通常是：Er3+、Ho3、Tm3+

6、等。等。激發(fā)光源：近紅外連續(xù)激光器（激發(fā)光源：近紅外連續(xù)激光器（980 nm）3、鑭系摻雜發(fā)光納米微粒的制備方法、鑭系摻雜發(fā)光納米微粒的制備方法11123.1 合成方法合成方法13 1）水熱）水熱/溶劑熱法溶劑熱法 2）沉淀法）沉淀法 3）溶膠）溶膠凝膠法凝膠法 4）微乳液法）微乳液法3.2 比較常用的幾種液相制各方法比較常用的幾種液相制各方法143.2.1 水熱水熱/溶劑熱法溶劑熱法 在特制的密閉反應(yīng)容器（如高壓在特制的密閉反應(yīng)容器（如高壓釜）中，以水或有機(jī)溶劑作為反應(yīng)介釜）中，以水或有機(jī)溶劑作為反應(yīng)介質(zhì)，在高溫高壓下進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)的一質(zhì)，在高溫高壓下進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)的一種方法。種方法。樣品的掃描電鏡圖樣品的掃描電鏡圖a、 55000倍倍b、 220000倍倍153.2.2 沉淀法沉淀法張俊文等制備的納米上轉(zhuǎn)換張俊文等制備的納米上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料發(fā)光材料Y2O2S：Yb，Er163.2.3 溶膠溶膠凝膠法凝膠法 基本原理是將金屬醇鹽或無機(jī)鹽水解，然后使溶質(zhì)基本原理是將金屬醇鹽或無機(jī)鹽水解，然后使溶質(zhì)聚合凝膠化，再將凝膠干燥、燒培，最后得