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稀土上转换发光材料性能研究

【摘要】:稀土掺杂上转换发光材料在激光防伪、三维立体显示、生物荧光成像、免疫和DNA检测等领域都有着广泛的应用。加强基础理论研究,研究新的制备方法和基质材料,进一步提高发光效率是现阶段该领域的研究热点。本论文研究利用溶胶-凝胶法制备稀土离子掺杂TiO2上转换发光材料。 具体研究内容如下: (1)采用溶胶-凝胶法制备了Er3+离子掺杂和Er3+/Yb3+离子共掺的TiO2上转换荧光粉。利用980nm激光器研究了样品的上转换发光性能。研究发现,Er3+、Yb3+掺杂浓度对发光效率有很大影响。随着稀土离子掺杂浓度的增加,样品发光强度逐渐增加,当Er3+掺杂浓度为1mol%,Yb3+浓度为10mol%时,样品的上转换发光效率最高,继续增加稀土掺杂浓度,发光强度减小。 (2)在制备TiO2纳米晶时,加入油酸作为表面修饰剂。研究发现,油酸的加入量对合成的材料的形貌和发光效率有影响。随着油酸加入量的增加,纳米粒子的表面形貌逐渐从大面积团聚到分散均匀,但样品的上转换发光强度减弱。 (3)大功率激光照射时,灼烧温度远高于马弗炉额定温度。使用大功率激光器灼烧干凝胶,制备TiO2荧光粉。研究发现,当激光器的驱动电流为2.0A时,制备出的发光材料为锐钛矿晶型的TiO2与金红石晶型TiO2的混合体。当电流升高到5.0A时,制备的发光材料为单一晶型的金红石结构。观察样品的SEM照片发现,所用激光器的驱动电流越大,粒子团聚性越强。测试样品的上转换性能发现,随着激光功率的增大,合成的样品的发光强度先升高后减弱,当激光器驱动电流为3.0A时,合成的材料发光效率最高。

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