稀土离子掺杂的NaYF4纳米材料的水热合成与光谱表征

【摘要】： 本论文研究稀土离子掺杂的NaYF_4的纳米材料,包括核壳纳米粒子、纳米棒和探索水溶性纳米粒子三部分。 我们发展了一个简单而有效的水热合成方法制备了具有核壳结构的钕掺杂的纳米粒子α-NaYF_4:Nd/α-NaYF_4。制备的纳米材料经过了XRD、TEM、XPS、稳态荧光光谱和瞬态荧光光谱。其中,XPS分析确认了我们开发的水热法合成核壳结构的策略是可行的。对α-NaYF_4:Nd和α-NaYF_4:Nd/α-NaYF_4中掺杂的钕离子的激发态~4F_(3/2)的寿命分析表明:核壳结构的钕离子平均寿命较之核的增加约13%,而表面钕离子的寿命增加了近125%,说明生长的未掺杂壳层对表面钕离子的保护是明显的。α-NaYF_4:Nd/α-NaYF_4纳米粒子的钕离子激发态的量子产率达到了52%。 通过水热法合成Eu~(3+),Tb~(3+),Nd~(3+)and Yb~(3+)/Er~(3+)掺杂的六方相的NaYF_4(β-NaYF_4)纳米棒,XRD和SEM测试表明:结构是纯六方相,直径约400nm,长度约5μm。Eu~(3+)和Tb~(3+)掺杂的纳米棒发射典型的可见光,主发射峰分别在615nm和544nm,而Nd~(3+)和Er~(3+)掺杂的纳米棒发射典型的近红外光。同时,对不同浓度钕离子掺杂的纳米棒的寿命分析得知,浓度淬灭效应很明显。β-NaYF_4:1.2%Ndandβ-NaYF_4:10%Yb,2%Er纳米棒的Nd~(3+)和Er~(3+)的发光量子产率分别约是37%和33%。重要的是,β-NaYF_4:Yb,Er纳米棒在980nm激光二极管的激发下可以同时进行上转换和下转换发光。上转换的机理是常见的两个光子参与的过程。 探索了月桂酸和11-溴代十一酸代替油酸的在水热合成稀土上转换发光纳米材料并转化为水溶性可能性。