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稀土掺杂二氧化钛的上转换发光性能研究

【摘要】:上转换发光纳米材料已被广泛的应用在上转换激光器、生物医学等领域。但由于发光材料的上转换发光效率等问题,使其在更广阔的领域的发展受到限制,因此,对化学性质稳定、发光效率高的上转换发光纳米材料的研究是目前高新材料的研究热点。TiO_2具有优良的化学和光学性能。且热传导率很高、热膨胀系数也较大、声子能量较低,是一种优良的上转换基质材料,但其在发光效率方面却低于氟化物材料,因此,提高TiO_2发光材料的上转换发光效率成为主要研究方向。本文以TiO_2作为上转换基质材料,探讨了在980nm激光器激发下稀土掺杂TiO_2的上转换发光特性,考察了稀土Er~(3+)掺杂浓度、热处理温度、Yb~(3+)掺杂浓度、泵浦功率等因素对其上转换发光的影响,并且研究了Li~+的掺杂对TiO_2:Er~(3+)/Yb~(3+)发光的增强作用。具体内容如下: 1.采用溶胶-凝胶法制备了Er~(3+)单掺TiO_2上转换纳米发光粉末。在980nm激光器激发下,获得了波长544~567nm范围的绿色上转换发光及650~680nm范围的红色上转换发光,讨论和分析了Er~(3+)掺杂浓度和热处理温度对上转换发光的影响。 2.采用溶胶-凝胶法制备了Ho~(3+)/Yb~(3+)双掺TiO_2上转换纳米发光粉末。在980nm激光器激发下,获得了在波长为527~568nm范围内的绿光、在641~680nm范围内的红光。讨论和分析了Yb~(3+)对上转换发光的影响。 3.采用溶胶-凝胶法制备了Er~(3+)/Ho~(3+)/Yb~(3+)三掺TiO_2上转换纳米发光粉末。在980nm激光器激发下,在波长为550nm发出绿光、在660nm发出红光,且绿光强于红光。讨论和分析了泵浦功率对上转换发光的影响。 4.采用水热法制备了Li~+掺杂的TiO_2:Er~(3+)/Yb~(3+)上转换纳米发光粉末。在980nm激光器激发下,获得了波长546~567nm范围的绿色上转换发光及650~-680nm范围的红色上转换发光,且红光强于绿光。讨论和分析了Li~+的掺杂对TiO_2:Er~(3+)/Yb~(3+)发光的影响。此外,借助XRD、TEM、上转换发光测试系统等研究了Li~+掺杂对纳米粒子尺寸、形貌的影响。

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