基于稀土離子摻雜納米材料的熒光與溫度特性研究.pdf

1、近幾年隨著科技的進(jìn)步，稀土離子的上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料由于其諸多的優(yōu)異的性能受到人們的廣泛關(guān)注，成為了國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。稀土離子發(fā)光材料在石油化工、熒光檢測、三維立體顯示和軍事國防等領(lǐng)域都有非常重要的的應(yīng)用價(jià)值。溫度在人們的日常生活、工業(yè)生產(chǎn)中的作用越來越明顯，而且溫度的檢測對(duì)生物醫(yī)療也有著重要意義，尤其對(duì)多種疾病的早期診斷和治療是至關(guān)重要的。而稀土離子發(fā)光材料在生物監(jiān)測和溫度檢測方面都有著重要的應(yīng)用。為發(fā)展生物熒光溫度檢測技術(shù)，本文選取NaY

2、F4作為一種基質(zhì)材料，采用溶劑熱法制備裸核的NaYF4：Yb3+， Tm3+的納米晶、包覆活性殼層NaYF4：Yb3+，Tm3+/NaYbF4和包覆惰性殼層的NaYF4：Yb3+，Tm3+/NaYF4納米晶。X-射線衍射和透射電鏡分析表明制備的樣品結(jié)構(gòu)良好且尺寸大小均一、分散性良好。
　　在980nm二極管激光器的激發(fā)下，研究了裸核NaYF4：Yb3+，Tm3+納米晶上轉(zhuǎn)換熒光光譜，分析Tm3+離子摻雜濃度對(duì)近紅外（695nm和8

3、01nm）上轉(zhuǎn)換熒光強(qiáng)度的影響，發(fā)現(xiàn)NaYF4：Yb3+，Tm3+納米晶的熒光強(qiáng)度隨著Tm3+離子摻雜濃度先增強(qiáng)后減弱，當(dāng)Tm3+離子摻雜濃度為0.01mmol時(shí)熒光強(qiáng)度最強(qiáng)。測量了裸核NaYF4：Yb3+，Tm3+納米晶和NaYF4：Yb3+，Tm3+/NaYF4納米晶的上轉(zhuǎn)換發(fā)光光譜和熒光壽命曲線，分析了兩種氟化物殼層材料對(duì)納米晶的增強(qiáng)機(jī)制的影響，結(jié)果表明表面包覆NaYF4的納米晶的熒光性能更適合生物熒光測溫。根據(jù)激光的功率與熒光強(qiáng)

4、度的雙對(duì)數(shù)曲線研究NaYF4：Yb3+，Tm3+/NaYF4納米晶的上轉(zhuǎn)換機(jī)制，發(fā)現(xiàn)Yb3+離子的合作上轉(zhuǎn)換的過程對(duì)Tm3+離子的激發(fā)態(tài)布局有著重要作用。
　　以Yb3+/Tm3+離子摻雜濃度分別為20％、1%為研究對(duì)象，以Tm3+離子的熱耦合能級(jí)對(duì)3F2,3和3H4，分別分析裸核納米晶和核殼材料納米晶在溫度范圍為310K-430K的生物熒光溫度特性，得到了非常好的靈敏度，證明其在生物熒光溫度檢測的應(yīng)用前景。通過研究NaYF4：Y