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上转换稀土复合材料在光催化中的应用研究进展

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中国稀土学报 2023年

作者：孙诗书张妍刘金瑞李邦森孙天一史载锋海南师范大学化学与化工学院海南省水污染治理与资源化重点实验室

本文对上转换稀土复合材料在光催化领域的研究进展进行了全面综述。介绍了五种不同的上转换过程，为后续探讨提供了基础。随后，对不同类型稀土上转换材料(包括稀土氟化物、稀土倍半氧化物和Re3+离子掺杂的半导体基光催化剂等)的上转换... 详细信息

本文对上转换稀土复合材料在光催化领域的研究进展进行了全面综述。介绍了五种不同的上转换过程，为后续探讨提供了基础。随后，对不同类型稀土上转换材料(包括稀土氟化物、稀土倍半氧化物和Re3+离子掺杂的半导体基光催化剂等)的上转换原理、制备方法及在光催化领域中的应用进行了系统总结。最后，对上转换稀土复合材料在光催化领域的未来应用前景进行了展望，提出了需要进一步研究和解决的问题，为相关领域的研究提供了参考价值。

关键词：稀土上转换光催化半导体复合材料

基于NaYF4:Yb,Er上转换发光纳米材料的掌印和足迹增强显现

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分析化学 2023年第11期51卷 1774-1782页

作者：丁寒中国政法大学刑事司法学院

以稀土硬脂酸盐为前驱体、乙醇-水-油酸混合溶剂为反应介质，采用溶剂热法制备了NaYF4:Yb,Er上转换发光纳米材料，并对其微观形貌、晶体结构、光学性质和表面基团等进行了表征。所制备材料的微观形貌为平均直径19.2 nm的单分散类球形颗... 详细信息

以稀土硬脂酸盐为前驱体、乙醇-水-油酸混合溶剂为反应介质，采用溶剂热法制备了NaYF4:Yb,Er上转换发光纳米材料，并对其微观形貌、晶体结构、光学性质和表面基团等进行了表征。所制备材料的微观形貌为平均直径19.2 nm的单分散类球形颗粒，晶体结构为六方晶系，在976 nm处出现了尖锐的近红外吸收峰，在980 nm近红外光激发下，在521、540和654 nm处产生较强的荧光发射峰，其表面被油酸分子修饰。将此发光纳米材料应用于潜在掌印、赤足足迹、穿鞋足迹的荧光增强显现，并对痕迹显现的具体效果进行了定性和定量评价。结果表明，痕迹显现信号与客体背景噪声之间的对比反差明显，具有较强的显现对比度；显现痕迹的各级特征均反映清晰精细，具有较高的显现灵敏度；显现材料与痕迹物质之间的特异性结合程度较高，具有较好的显现选择性。基于NaYF4:Yb,Er上转换发光纳米材料的掌印和足迹增强显现方法为痕迹的显现方法研究提供了新思路和有益参考。

关键词：掌纹显现足迹显现上转换发光纳米材料

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上转换发光纳米探针的光谱调制及其应用

上转换发光纳米探针的光谱调制及其应用

作者：符晓合肥工业大学

学位级别：硕士

精确控制镧系掺杂上转换纳米粒子中的能量迁移过程,是实现高效光子上转换的重要基础。本工作通过引入一个调制器离子来调控光子跃迁过程,在多维激发条件下获得了多色可调节的荧光发射,其有效性被应用于高级光学加密,结果显示,这种多维... 详细信息

精确控制镧系掺杂上转换纳米粒子中的能量迁移过程,是实现高效光子上转换的重要基础。本工作通过引入一个调制器离子来调控光子跃迁过程,在多维激发条件下获得了多色可调节的荧光发射,其有效性被应用于高级光学加密,结果显示,这种多维光学加密方式能够切实保障被加密信息的安全性。此外本工作继续研究了这种发光特性在近红外光区的应用,将类似的光学调控机制用于下转换发光调节,获得了高效的近红外发光。在食品安全,尤其是生鲜冷链产品的安全领域,对次氯酸盐的灵敏性检测有很大的需求,然而由于鲜奶中存在较多的脂肪和蛋白质,一般的可见光探针会由于散射效应被钝化,检测限不能满足要求。本文在近红外-II(NIR-II)区中,基于次氯酸盐响应的红外吸收染料(FD1080)与下转换纳米粒子之间的荧光共振能量转移过程,设计合成了一种新型的荧光纳米探针,大大提高了牛奶样品中次氯酸盐的检测限。其中,纳米探针在0.1-1 n M的次氯酸盐浓度范围内具有线性发光恢复,对次氯酸盐的检出限为0.0295 n M,牛奶样品检测实验表明,该探针具有良好的准确度和精密度。

关键词：上转换发光调控次氯酸盐荧光纳米探针近红外二区发光

高热稳定CaGdAlO:Er/Yb荧光粉的上转换发光及其温度传感

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人工晶体学报 2024年

作者：李玉强杨健王帅郑基源赵炎周恒为刘玉学伊犁师范大学物理科学与技术学院新疆凝聚态相变与微结构实验室东北师范大学物理学院

获得具有良好热稳定性和发光性能的非接触式光学温度传感材料是目前的研究热点之一，本工作通过高温固相法制备了Er3+/Yb3+共掺CaGdAlO4:Erx，Yb0.1(x=0.006、0.008、0.010、0.012、0.014)荧光粉，尺寸大小分布在0.6～4.2 μm。在980 n... 详细信息

获得具有良好热稳定性和发光性能的非接触式光学温度传感材料是目前的研究热点之一，本工作通过高温固相法制备了Er3+/Yb3+共掺CaGdAlO4:Erx，Yb0.1(x=0.006、0.008、0.010、0.012、0.014)荧光粉，尺寸大小分布在0.6～4.2 μm。在980 nm激光激发下，该荧光粉在500～700 nm发射谱由两个发射带组成，528和550 nm处两个较强绿光发射带，归属于Er3+的2H11/2→4I15/2、4S3/2→4I15/2能级跃迁，663 nm处较弱的红光发射带，归属于Er3+的4F9/2→4I15/2能级跃迁。上转换发光强度最大组分为CaGdAlO4:Er0.01，Yb0.1。300～573 K变温发射谱表明，基于荧光强度比FIR528/550参数，温度传感绝对灵敏度SA从44.4×10-4K-1(@300 K)先增大到52.0×10-4K-1(@445 K)随后减到49.0×10-4K-1(@573 K)。相对灵敏度SR则从0.95×10-2K-1(@300 K)单调减小到0.27×10-2K-1(@573 K)。冷热循环实验表明该材料的热重复性优于98%。结果表明，CaGdAlO4:Er0.01，Yb0.1荧光粉在光学温度传感领域具有潜在的应用前景。

关键词：稀土离子荧光粉 Er /Yb 共掺上转换荧光强度比温度传感高温固相法

基于上转换分子印迹聚合物荧光传感检测食品中的章鱼胺

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中国食品学报 2021年第2期21卷 254-259页

作者：孙世明白晓云史爱莹胡雪莲赵甜生威方国臻天津科技大学省部共建食品营养与安全国家重点实验室天津300457

以章鱼胺为模板分子,采用表面分子印迹技术通过溶胶凝胶法在上转换荧光纳米粒子表面合成了对章鱼胺有特异性识别位点的荧光分子印迹聚合物。该聚合物对章鱼胺有良好的特异性吸附和荧光响应。建立了一种适用于食品基质中章鱼胺定量检测... 详细信息

以章鱼胺为模板分子,采用表面分子印迹技术通过溶胶凝胶法在上转换荧光纳米粒子表面合成了对章鱼胺有特异性识别位点的荧光分子印迹聚合物。该聚合物对章鱼胺有良好的特异性吸附和荧光响应。建立了一种适用于食品基质中章鱼胺定量检测的分子印迹荧光传感检测方法,在最佳检测条件下,方法的线性范围为2~10 mg/L,最低检出限为0.37 mg/L,可用于黄酒和乳酪中章鱼胺的检测,回收率86%~98%,相对标准偏差(RSD)0.54%~4.65%。该方法可用于复杂样品中章鱼胺的定量检测。

关键词：上转换分子印迹聚合物荧光传感检测章鱼胺食品

基于上转换纳米晶的非接触式温度传感实验设计

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实验技术与管理 2022年第12期39卷 143-147页

作者：尚云飞夏欣欣郝树伟朱崇强雷作涛杨春晖哈尔滨工业大学化工与化学学院黑龙江哈尔滨150001

文章结合稀土掺杂光学晶体制备、材料分析、性能表征,设计了基于上转换纳米晶的非接触式温度传感综合实验。实验选用具有热耦合能级的稀土离子作为发光中心,通过高温液相法制备尺寸、形貌均一的纳米晶体探针。研究了其在不同温度下的上... 详细信息

文章结合稀土掺杂光学晶体制备、材料分析、性能表征,设计了基于上转换纳米晶的非接触式温度传感综合实验。实验选用具有热耦合能级的稀土离子作为发光中心,通过高温液相法制备尺寸、形貌均一的纳米晶体探针。研究了其在不同温度下的上转换发光情况,并结合玻尔兹曼分布,利用热耦合能级发射峰强度对温度的响应,进行了非接触式温度传感的应用研究。该实验注重学科交叉,使学生能够在掌握相关材料制备方法基础上,了解非接触式温度传感及光学测试的基本原理。实验内容充实而丰富,注重理论与实践的结合,有助于激发学生的科研热情和创新思维。

关键词：稀土上转换纳米晶体热耦合能级温度传感

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等离子体增强上转换发光及其应用

化学进展 2016年第11期28卷 1615-1625页

作者：赵兵祁宁张克勤苏州大学纺织与服装工程学院苏州215021 现代丝绸国家工程实验室苏州苏州215021 苏州大学图书馆苏州215006

稀土上转换纳米材料(UCNPs)是一类在近红外光激发下发出可见光的纳米材料。与有机荧光染料、量子点等发光材料相比,UCNPs具有化学稳定性高、光稳定性强、荧光寿命长、反斯托克斯位移大、发光谱带窄和光穿透深度大等诸多优点,在生物成像... 详细信息

稀土上转换纳米材料(UCNPs)是一类在近红外光激发下发出可见光的纳米材料。与有机荧光染料、量子点等发光材料相比,UCNPs具有化学稳定性高、光稳定性强、荧光寿命长、反斯托克斯位移大、发光谱带窄和光穿透深度大等诸多优点,在生物成像、传感器、激光器、光动力疗法和太阳能电池等领域有潜在的应用价值。但是由于UCNPs激活离子的吸收截面太小,导致其发光效率偏低,限制了UCNPs的进一步应用。因而如何提高上转换发光强度成为当前的研究热点。针对上述问题,本文系统阐述了金属表面等离子体共振(SPR)增强上转换发光领域的研究进展。首先介绍了SPR增强上转换发光的三种机制,随后重点介绍了化学法和物理法这两种SPR-UCNPs体系的构建方法以及其在太阳能电池、生物成像、生物检测、光热治疗和光催化等领域的应用。文章最后指出了SPR增强上转换发光领域存在的不足和未来的研究方向。

关键词：金属表面等离子体共振上转换荧光增强

硼钨/钼酸盐荧光粉的上转换发光及光学测温研究

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硼钨/钼酸盐荧光粉的上转换发光及光学测温研究

作者：魏薇华东师范大学

学位级别：硕士

上转换(Upconversion,UC)发光是将能量较低的近红外辐射(NIR)转化为能量较高的可见辐射的过程,而稀土离子(RE)掺杂的UC发射中的非线性光学过程因其具有大的反Stokes位移、高的信噪比和较长的发射寿命等特点,这些优点使得RE激活的UC发光... 详细信息

上转换(Upconversion,UC)发光是将能量较低的近红外辐射(NIR)转化为能量较高的可见辐射的过程,而稀土离子(RE)掺杂的UC发射中的非线性光学过程因其具有大的反Stokes位移、高的信噪比和较长的发射寿命等特点,这些优点使得RE激活的UC发光材料被广泛用在光学测温、光存储、防伪技术、室内照明、生物医学诊断、药物输送、光热疗法和激光器等领域。其中,温度传感是RE掺杂UC荧光粉的一个重要应用。近年来,基于荧光强度比(FIR)的光学测温法具有实时监测、响应快、与被测物无接触、空间的分辨率高等优点而引起广泛关注。然而,主基质晶格、掺杂离子的类型及浓度、粒子的尺寸和激发功率等因素会影响UC发射和光学测温的精确性。因此,研发优良的UC测温材料具有极其重要的意义。本文选用光学非线性优异、化学稳定性强及热稳定性高的硼钨酸盐和硼钼酸盐作为光学测温的基质材料,在基质中通过加入Er、Ho等稀土离子作为激活剂并以Yb作为敏化剂,通过高温固相法制备出灵敏度高、稳定性好的UC荧光材料,并深入探讨了它们的UC发光和温度传感性能。研究的主要成果如下:1、采用高温固相反应法制备了一系列GdBWO:Yb,ErUC发光材料。通过X射线衍射(XRD)数据研究了GdBWO:Yb,Er的晶体结构;通过光谱数据分析了GdBWO:Yb,Er荧光粉的UC发光性能并揭示了UC发光机制和能量传递(ET)过程;通过测试S→H的绿光发射寿命,证明了Yb和Er之间ET的存在。此外,还利用Er两个热耦合能级(TCELs)的FIR技术研究了GdBWO:0.20Yb,0.02Er的光学测温性能,其相对灵敏度(S)在303K时达到最大值S_(R(max))=0.94%K,绝对灵敏度(S)相对稳定,在483 K时达到最大值S_(A(max))=0.49%K。2、采用固相方法合成了GdBWO:Yb,Ho系列UC荧光粉,其中最佳的样品为GdBWO:0.32 Yb,0.003 Ho。通过XRD、拉曼光谱、扫描电镜(SEM)研究了GdBWO:Yb,Ho的结构和形貌。在980 nm的红外条件下测量了其UC光谱,通过测量变功率的发射光谱证实了样品在540 nm处的绿光发射和653nm红光发射均为双光子过程。此外,通过测试GdBWO:0.32Yb,0.003Ho在300 K～625 K区间的UC变温光谱,计算了样品中非热耦合能级(NTCELs)之间的FIR值,并进一步计算了S和S。在300 K时,S和S都达到了最大值,分别为S_(R(max))=0.73%K,S_(A(max))=5.08%K。3、以LaBMoO作为UC发射的基质材料,同样采用固态合成法制备了La BMo O:Yb,Er系列绿光UC荧光粉。通过XRD、SEM、拉曼光谱、UV-Vis光谱、荧光光谱分别研究了La BMo O:Yb,Er的结构,UC发射和能量传递特性。在980 nm激光的作用下,研究了激发功率与La BMo O:0.01Yb,0.01Er荧光粉UC强度的关系,并通过荧光寿命的测试证实了Yb与Er之间的ET过程。此外,计算了La BMo O:0.01Yb,0.01Er在300～575 K范围的FIR值并以此计算出S和S的值。在300 K,该样品的S获得最大值为S_(R(max))=1.27%K,在550 K,S获得最大值为S_(A(max))=0.71%K。

关键词：上转换硼钨酸盐硼钼酸盐荧光材料光学测温

Yb3+/Ho3+/Tm3+三掺杂ZnO微晶玻璃中的上转换白光（英文）

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硅酸盐学报 2018年第11期46卷 1507-1512页

作者：刘天华郭壮叶松王德平同济大学材料科学与工程学院

通过熔融淬冷及热处理方法制备出Yb^3＋/Tm^3＋、Yb^3＋/Ho^3＋共掺杂和Yb^3＋/Tm^3＋/Ho^3＋共掺杂ZnO微晶玻璃,利用X射线衍射和透射电子显微镜表征了ZnO微晶在玻璃基质中析出。在980 nm激发下,该玻璃体系中可以清晰观察到分别源于Tm^... 详细信息

通过熔融淬冷及热处理方法制备出Yb^3＋/Tm^3＋、Yb^3＋/Ho^3＋共掺杂和Yb^3＋/Tm^3＋/Ho^3＋共掺杂ZnO微晶玻璃,利用X射线衍射和透射电子显微镜表征了ZnO微晶在玻璃基质中析出。在980 nm激发下,该玻璃体系中可以清晰观察到分别源于Tm^3＋：1G4→3H6、Ho^3＋：5S2、5F4→5I8及5F5→5I8辐射跃迁产生的高效蓝光（477 nm）、绿光（545 nm）和红光（660 nm）上转换发光。上转换发射强度与激发功率依赖关系的数据表明,蓝光发射是三光子过程,而绿光和红光发射是双光子过程。通过优化Yb^3＋/Ho^3＋/Tm^3＋共掺杂微晶玻璃中离子掺杂浓度可获得白光发射。980nm激发下2Yb^3＋/0.1Ho^3＋/0.01Tm^3＋共掺杂和2Yb^3＋/0.2Ho^3＋/0.03Tm^3＋共掺杂微晶玻璃上转换发光的CIE坐标分别为（X=0.32, Y=0.34）和（X=0.33, Y=0.32）,非常接近标准白的CIE色坐标（X=0.33, Y=0.33）,表明该材料在白光发射领域具有良好的应用前景。

关键词：上转换白光发射稀土离子氧化锌纳米晶