稀土离子掺杂氟化物纳米晶体的制备及发光性能研究

崔杨  

【摘要】：本文综述了生物传感器和生物荧光标记材料的研究进展,对比分析了各类标记物的优缺点,评述荧光标记物发展方向,介绍了纳米发光材料的制备方法和上转换发光的基本理论。在此基础上,采用共沉淀法、水热合成法等合成技术,制备了稀土离子掺杂的氟化钇(YF_3)纳米晶体和氟化钇钡(BaY_2F_8)纳米晶体。应用XRD、TEM、荧光光谱等测试技术较系统研究了稀土离子掺杂浓度、合成条件等对稀土离子掺杂的氟化钇纳米晶体和氟化钇钡纳米晶体的颗粒形貌、尺寸和发光性能的影响规律。 本文研究了三价稀土离子掺杂的YF_3纳米颗粒的合成过程和发光性能。通过将稀土氯化物(YCl_3·nH_2O+LnCl_3·nH_2O)和氟化铵(NH_4F)混和在180℃的高压釜中水热处理或经400℃～600℃常压退火热处理可以制备稀土离子掺杂的YF_3纳米颗粒。X射线衍射表明合成了无第二相成分的稀土离子掺杂的正交YF_3纳米颗粒,Eu~(3+)离子掺杂YF_3纳米晶体以Y_(1-x)Eu_xF_3(x=0～0.4)固溶体的形式存在,其发光强度随Eu~(3+)离子掺杂量的增加而逐渐增强,当Eu~(3+)浓度高达30 mol%时,由于相邻Eu~(3+)间的能量共振转移而出现发光猝灭。在980nm激发下可以观察到Er~(3+)/Yb~(3+)共掺的YF_3纳米颗粒的上转换发光。随着热处理温度的升高,Er~(3+)/Yb~(3+)共掺的YF_3纳米颗粒的尺寸和上转换荧光强度都逐渐增大。 应用水热法和共沉淀法合成了Eu~(3+)离子掺杂和Er~(3+)/Yb~(3+)共掺的BaY_2F_8晶体。研究发现,经水热法和共沉淀法合成的BaY_2F_8只有在800℃热处理时才能转变为单斜的BaY_2F_8晶体。在800℃以下热处理,只能呈现CaF_2型的立方晶体结构。对于Eu~(3+)离子掺杂的氟化钇钡纳米晶体,随着热处理温度的升高,颗粒尺寸明显增大,其光谱的谱线劈裂也更加明显。同时,以乙醇为溶剂合成的氟化钇钡纳米晶体与以水为溶剂合成的氟化钇钡纳米晶体的~5D_0→~7F_1与~5D_0→~7F_2之间发射峰的积分强度比存在明显差异。热处理温度对Er~(3+)/Yb~(3+)共掺氟化钇钡纳米晶体的形貌和上转换发光有重要影响,随着热处理温度的提高,纳米颗粒的尺寸迅速增大,其上转换发光强度也逐渐增强。在980nm激发下,单斜的BaY_2F_8晶体在室温下肉眼就能明显观察到明亮的绿色发光;而CaF_2型的立方晶体结构的氟化钇钡纳米晶体在室温下肉眼能观察到明显的红色发光和绿色发光。

【关键词】：氟化物 纳米晶体 上转换发光 稀土掺杂 共沉淀法 水热法
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：TB383.1
【DOI】：CNKI:CDMD:2.2006.077716
【目录】：

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