利用共沉淀法制备了六角相NaScF4∶20%Yb3+/2%Er3+纳米颗粒, 该纳米颗粒的尺寸约为35 nm且具有较好的分散性。在980 nm激发下, 该纳米颗粒可以产生较强的上转换红光发射及较弱的上转换绿光发射, 红绿比约为6。与此同时, 在纳米颗粒中, Er3+热耦合的绿光能级2H11/2与4S3/2具有较好的温度感测特性, 利用其荧光强度比可实现较为准确的光学温度测量, 最大相对灵敏度约为1.17%·K-1。另外, 在近红外区, 非热耦合的Yb3+:2F5/2→2F7/2跃迁与Er3+:4I13/2→4I15/2跃迁的荧光强度比也表现出较好的光学测温性能, 其相对灵敏度随着温度升高而逐渐增大, 并在333 K时达到最大值0.73%·K-1。以上结果表明, NaScF4∶20%Yb3+/2%Er3+纳米颗粒是一种高效的上转换红光材料, 且在可见区及近红外区均具有较好的光学测温表现。
稀土离子 纳米颗粒 上转换发光 光学测温 rare earth nano particles upconversion optical thermometry NaScF4 NaScF4
1 青岛科技大学 化学与分子工程学院, 山东 青岛 266042
2 美国佐治亚南方大学 物理系, 佐治亚 斯泰茨伯勒 30460
3 重庆邮电大学 理学院, 重庆 400065
采用高温固相法制备了Ba5-2xCexKx(PO4)3F和Ba3Ce1-xK(PO4)3F∶xTb3+荧光粉, 通过XRD、SEM(含mapping和EDX)、光致激发和发射光谱对其结构、形貌、组成及发光性能进行了研究。实验结果表明, 在紫外光激发下, Ba3CeK(PO4)3F荧光粉发出明亮的蓝光, 而在Ce3+、Tb3+共掺的Ba3Ce1-xK(PO4)3F∶xTb3+荧光粉中观察到有效的Ce-Tb能量传递, 并实现了发光颜色随着Tb3+掺杂浓度的增加逐渐由蓝光转变为蓝绿光并最终转变为绿光的有效调控。当Tb3+掺杂摩尔分数x=0.20时, Ba3Ce1-xK(PO4)3F∶xTb3+中Tb3+的发光强度达到最大。
荧光粉 Ce3+掺杂 Tb3+掺杂 能量传递 光谱调控 phosphor Ce3+ doped Tb3+ doped energy transfer spectral control
利用溶剂热法制备了β-NaYF4∶20%Yb3+/2%Er3+核颗粒和β-NaYF4∶20%Yb3+/2%Er3+@β-NaYF4∶x%Yb3+(x=0,20,50,70,100)核壳结构纳米颗粒。在未包覆β-NaYF4前, 核纳米颗粒的尺寸约为30 nm; 在包覆β-NaYF4壳层后, 纳米颗粒的尺寸增加至40 nm左右, 并且上转换绿光和红光分别提高了14倍和25倍。上转换发光强度能够增强如此之多是因为包覆的壳层有效地抑制了处于激发态的Yb3+与纳米颗粒表面缺陷之间的能量传递过程。随着壳层中Yb3+掺杂浓度的提高, 纳米颗粒的尺寸并未发生明显变化, 一直保持在40 nm左右。但是, 纳米颗粒的上转换发光强度却随着Yb3+浓度的提高而明显减弱。由于在980 nm波长的激光辐照时, 大部分980 nm的光子会被纳米颗粒壳层中的Yb3+所吸收, 能够被核中的Yb3+所吸收的980 nm光子数目非常少。然而, 由于壳层中的Yb3+距离核颗粒中的Er3+较远, 使得二者之间的能量传递效率非常低, 从而大大降低了纳米颗粒的上转换发光强度。
稀土离子 上转换发光 能量传递 rare earth upconversion energy transfer β-NaYF4 β-NaYF4
