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基于有机硼配体的稀土离子发光功能材料

基于有机硼配体的稀土离子发光功能材料

以缺陷及稀土离子为发光中心的发光材料的制备及其性质研究

第一届全国光功能材料青年学者研讨会2018

作者：王楠王军威彭金宝彭太王苏宁北京理工大学化学与化工学院 Queen’s University

本文设计了以有机硼基团为配体敏化稀土离子发光的新型发光材料。通过利用不同的配位基团和有机硼官能团,实现了对稀土金属离子的选择性敏化和发光性能的有效调控,为进一步开功能稀土发光材料提供了理论依据。

关键词：有机硼配体稀土离子发光敏化

来源： cnki会议评论

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cnki会议

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以缺陷及稀土离子为发光中心的发光材料的制备及其性质研究

作者：王健媛河北大学

学位级别：硕士

无机固体发光材料是当代高新技术的重要组成部分,它种类繁多,物理化学性质各异,有一部分材料已经被应用到照明、医学诊断、显示等多个领域。但是,随着科技的不断发展和生活水平的不断提高,人们对于发光材料的实际需求也日益增强,研究和... 详细信息

无机固体发光材料是当代高新技术的重要组成部分,它种类繁多,物理化学性质各异,有一部分材料已经被应用到照明、医学诊断、显示等多个领域。但是,随着科技的不断发展和生活水平的不断提高,人们对于发光材料的实际需求也日益增强,研究和发展高效、稳定的新型无机固体发光材料已经成为材料科学的研究热点。本论文研究了两类无机固体发光材料:缺陷发光材料和稀土金属发光材料。通过软模板法合成了尺寸约为100 nm的缺陷发光二氧化硅纳米球。研究发现,低温煅烧后的二氧化硅样品在365 nm紫外光激发下,有很强的可见光发射,而且研究了煅烧温度对发光性质的影响。所制备的样品不仅具有缺陷发光性质,而且具有明显的介孔结构,可用作药物载体。以布洛芬为药物模型,研究了其对布洛芬的担载和缓释性能,讨论了发光二氧化硅纳米球的发光强度与药物释放量的关系。因此,作为一种药物释放体系,具有多孔结构和缺陷荧光性质的二氧化硅纳米球在药物负载/控释以及疾病诊疗等领域表现出潜在的应用价值。利用水热法制备出了BaGdF:Ce,Ln(Ln=Tb,Eu)稀土发光材料,研究了Cit离子对产物形貌(使其从纺锤状形貌向球状形貌变化)、物相和尺寸的影响,并通过调节掺杂离子Tb,Eu的掺杂量实现了样品的发光可调性;另外,利用溶剂热法合成了尺寸均匀、形貌可控、分散性良好的NaLa(WO)材料。以NaLa(WO)为基质,通过掺杂不同的稀土激活剂离子(Ln=Dy,Sm,Eu,Tb),可实现材料发光颜色的调控。此外,还分别讨论了各产品的晶相,结构,形貌和光学性能。

关键词：无机纳米材料缺陷发光稀土离子发光药物缓释形貌

Ag@SiO_(2)核壳纳米颗粒对Eu-PMMA薄膜的发光增强效应

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中国光学 2021年第6期14卷 1341-1347页

作者：龙江迷陈晓波赵国营李永良郭敬华王杰亮李崧刘泉林北京师范大学应用光学北京重点实验室与物理学系北京100875 上海应用技术大学材料科学与工程学院上海200235 北京科技大学材料科学与工程学院北京100083

为了提高稀土离子的发光性能,在稀土发光材料中引入了贵金属纳米颗粒。金属等离子体共振可以产生局域电场,作用于稀土离子的发光过程,能达到发光增强的效果。Ag@SiO_(2)核壳结构纳米颗粒可以有效控制金属Ag与稀土离子之间的距离,既能达... 详细信息

为了提高稀土离子的发光性能,在稀土发光材料中引入了贵金属纳米颗粒。金属等离子体共振可以产生局域电场,作用于稀土离子的发光过程,能达到发光增强的效果。Ag@SiO_(2)核壳结构纳米颗粒可以有效控制金属Ag与稀土离子之间的距离,既能达到等离子体共振增强的效果,又可以避免与发光中心距离过近时产生非辐射能量传递导致的荧光淬灭。用滴铸法先将不同浓度的Ag@SiO_(2)纳米颗粒滴在石英片上,再将Eu(dbm)_(3)phen:PMMA:二氯甲烷混合溶液旋涂制备得到Eu-PMMA复合薄膜。对样品进行形貌表征和发光测量,发现Ag@SiO_(2)纳米颗粒的引入使薄膜的发光强度得到增强,测量的激发光谱的最大增强因子为2.50倍,发射光谱的最大增强因子为2.15倍。同时荧光寿命测量结果显示,含有Ag@SiO_(2)纳米颗粒的薄膜样品的发光寿命也得到延长。在稀土发光材料中引入Ag@SiO_(2)纳米颗粒展现了良好的发光增强效果,且实验方法可操作性强,具有良好的应用潜力。

关键词：稀土离子发光等离子体增强 Ag@SiO_(2)核壳结构聚甲基丙烯酸甲酯

Tm^(3+)/Yb^(3+)共掺激光晶体的本征光学双稳特性分析与参数优化

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物理学报 2010年第2期59卷 1052-1062页

作者：李立张新陆崔金辉陈历学哈尔滨工程大学理学院哈尔滨150001 哈尔滨工业大学物理系哈尔滨150001

理论研究了650nm激光雪崩抽运Tm3+/Yb3+共掺激光晶体的本征光学双稳态.基于系统的非线性耦合速率方程理论,数值分析了Tm3+/Yb3+离子能级布居数的本征光学双稳性、系统参数对光学双稳态的影响和双稳迟滞回线的动态变化.数值结果给出了光... 详细信息

理论研究了650nm激光雪崩抽运Tm3+/Yb3+共掺激光晶体的本征光学双稳态.基于系统的非线性耦合速率方程理论,数值分析了Tm3+/Yb3+离子能级布居数的本征光学双稳性、系统参数对光学双稳态的影响和双稳迟滞回线的动态变化.数值结果给出了光子雪崩机制下Tm3+/Yb3+共掺激光晶体的可见与红外光谱发光的本征光学双稳态;指出了通过优化Tm3+/Yb3+离子浓度比,选取低声子能晶体基质和采用晶体冷却技术,以及调谐抽运光与Tm3+离子激发态跃迁能隙满足共振频率匹配,可以有效地增强本征光学双稳效应;通过微调谐抽运光波长和控制抽运光强变化速率,可以实现动态调控的本征光学双稳态.

关键词：光学双稳掺Tm晶体稀土离子发光光子雪崩

中国光学十大进展:亚50 ns超快稀土掺杂上转换发光

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激光与光电子学进展 2023年第23期60卷 12-20页

作者：康博雯陈环张正龙郑海荣陕西师范大学物理学与信息技术学院西安市光信息调控与增强技术重点实验室陕西西安710119

稀土离子掺杂纳米颗粒具有稳定、窄带、多色的发光特性,相比量子点和染料分子,更不容易受到串扰、光闪烁、光漂白等效应的影响,因此受到广泛关注。然而,稀土离子的长荧光寿命(微秒至毫秒级)、低量子产率、弱荧光强度以及非定向发射等,... 详细信息

稀土离子掺杂纳米颗粒具有稳定、窄带、多色的发光特性,相比量子点和染料分子,更不容易受到串扰、光闪烁、光漂白等效应的影响,因此受到广泛关注。然而,稀土离子的长荧光寿命(微秒至毫秒级)、低量子产率、弱荧光强度以及非定向发射等,限制了其在时间依赖纳米光子器件中的应用。等离激元纳腔耦合了光场和电子激发,有利于显著压缩荧光寿命、提高量子产率、增强上转换发光效率,并有效调控其发射方向。本文综述了纳腔调控稀土离子发光的有效途径及其相关研究进展,着重介绍了纳腔调控稀土离子产生亚50 ns超快上转换发光的工作,并对其在单光子源、量子通信和纳米激光器等方面的应用进行了展望。

关键词：表面等离激元纳腔稀土离子发光表面等离激元近场调控手性发光

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晶态四硼酸锶中二价镝的发射(英文)

发光学报 2001年第4期22卷 367-372页

作者：许武 Peterson J R 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130022 Transuranium Research Laboratory (Chemical and Analytical Sciences Division)

在室温下测量了在空气中灼烧掺杂Ｄｙ２Ｏ３的ＳｒＢ４Ｏ７的发射光谱。观测到了由Ｄｙ３＋到Ｄｙ２＋氧化态的变化。经优化，当在空气中灼烧温度为６５０℃时为产生Ｄｙ２＋的最佳温度。在４５７．９ｎｍ的激发下测出了两个峰位分别位... 详细信息

在室温下测量了在空气中灼烧掺杂Ｄｙ２Ｏ３的ＳｒＢ４Ｏ７的发射光谱。观测到了由Ｄｙ３＋到Ｄｙ２＋氧化态的变化。经优化，当在空气中灼烧温度为６５０℃时为产生Ｄｙ２＋的最佳温度。在４５７．９ｎｍ的激发下测出了两个峰位分别位于５５０和６６０ｎｍ的宽发射带。我们认为这两个宽发射带是由Ｄｙ２＋离子由５ｄ态向４ｆ基态能级（５Ｉ８）跃迁产生的。讨论了几个有益于在这种基质中还原Ｄｙ３＋离子的条件。为了实现Ｄｙ３＋离子的还原，我们还在Ａｒ／Ｈ２（４％）气氛中制备了Ｄｙ２Ｏ３掺杂的ＳｒＢ４Ｏ７，比较了这种样品和在空气中所制备的样品的光学特性。本文还对标志ＳｒＢ４Ｏ７还原性和稳定性的ｇ－因子由Ｔｍ２＋的［Ｅ０（Ｔｍ３＋／Ｔｍ２＋＝－２．３Ｖ］推导出时Ｄｙ２＋的［Ｅ０（Ｄｙ３＋／Ｄｙ２＋）＝－２．６Ｖ］，但对这种还原过程的局限性尚未确定。

关键词：稀土离子发光二价镝 SrB4O7 晶态四硼酸锶发射

新型稀土芳香羧酸类配合物的合成及其光致和电致发光性质

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中国稀土学报 2003年第1期21卷 19-22页

作者：林秦符连社梁玉军郑佑轩林君张洪杰中国科学院长春应用化学研究所稀土化学与物理开放实验室吉林长春130022

合成了新型可溶性稀土芳香羧酸类配合物,测定了有机配体的三重态能级,并考察了其光致发光相对强度、荧光寿命,发现该系列稀土配合物具有很高的光致发光效率。利用其优良的溶解性,采用高聚物掺杂、旋涂技术将其制成薄膜应用于电致发光研... 详细信息

合成了新型可溶性稀土芳香羧酸类配合物,测定了有机配体的三重态能级,并考察了其光致发光相对强度、荧光寿命,发现该系列稀土配合物具有很高的光致发光效率。利用其优良的溶解性,采用高聚物掺杂、旋涂技术将其制成薄膜应用于电致发光研究中,成功地制备出具有高色纯度的稀土有机电致发光器件。对于ITO/PVK/PVK∶Tb(AS)3Phen∶PBD/PBD/Al电致发光器件,其最大亮度为32cd·m-2。

关键词：无机化学稀土离子发光铕离子铽离子乙酰基水杨酸稀土

基于铁电光伏效应稀土掺杂Bi3O4Cl层状半导体发光与调控研究

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基于铁电光伏效应稀土掺杂Bi3O4Cl层状半导体发光与调控研究

作者：胡锐昆明理工大学

学位级别：硕士

层状半导体材料在近年一直是材料科学的热门研究领域,因其具有特殊的层状结构,并且已经在电子器件、催化和能源等实际应用方面展现出独特的优势,故被研究人员看作一类极具开发和研究潜力的新型材料,并受到了全世界研究人员的广泛关注。B... 详细信息

层状半导体材料在近年一直是材料科学的热门研究领域,因其具有特殊的层状结构,并且已经在电子器件、催化和能源等实际应用方面展现出独特的优势,故被研究人员看作一类极具开发和研究潜力的新型材料,并受到了全世界研究人员的广泛关注。Bi3O4Cl层状半导体材料由于独特的电子结构和催化性能,近年来作为新型光催化剂、磁性材料而备受关注。然而,层状Bi3O4Cl除了具有良好的光学性能外,还具有物化性质稳定、声子能量低、能带和晶体结构特殊等特点,十分适合作为发光基质材料。近来,研究人员已经在稀土离子掺杂卤氧化铋荧光粉的研究中取得了较大进展,尤其是以BiOX为基质的荧光材料展现了一系列特殊的发光现象。但同时,卤氧化铋系列半导体也属于铁电体材料,在之前的研究中,研究人员的焦点主要集中在掺杂稀土离子的发光性能上,对基质材料自身所具有的自发极化效应、光生伏打效应等特性反而极少关注。卤氧化铋半导体所具有的上述特性可与掺杂的稀土离子产生强烈的耦合作用,进而产生特殊的发光现象。Eu3+掺杂离子的环境敏感性跃迁引起了我们对理解和探索层状半导体的特殊各向异性特性和光物理性质的研究兴趣。在这里,我们通过掺杂的三价铕离子的超灵敏光谱指纹报告了 Bi3O4Cl半导体微晶的荧光与传感器应用的研究。观察到当入射光从近紫外波长到吸收带边外波长变化时,某些敏感跃迁的荧光分支比和Eu3+离子的荧光寿命发生显着变化。比较实验表明,在光照下,Eu3+离子的跃迁行为可以通过Bi3O4Cl层状半导体优异的铁电光伏效应引起的光诱导极化场和光生载流子的分离来高效地进行检测。这些发现提供了分析半导体的光物理性质及其与RE3+激活剂的相互作用模式的途径,并且其可能在光学和光电器件的开发中具有巨大的应用潜力。由于高度各向异性的晶体结构和独特的光物理性质,在二维(2D)半导体中掺杂的Er3+的跃迁可能与传统的Er3+掺杂荧光材料有很大不同。在这里,我们报导了通过Er3+掺杂实现对Bi3O4Cl晶体的固相片层剥离,并增强了 Bi3O4Cl层状半导体基质中Er3+的上转换和下转换光致发光(PL)。我们通过高温固相法,以共掺杂Li+的方法进一步提高了 Bi3O4Cl晶体固相片层剥离的效率,成功制得低维度、小尺寸的Bi3O4Cl晶体片层。剥离后电子的量子效应导致除了通过带隙激发之外的Er3+离子的发射强度和辐射率提高。综合分析表明,Bi3O4Cl晶片的厚度减小和层间内电场(IEF)的增加不仅使得掺杂稀土离子的4f电子的激发得到增强,同时还使电子-空穴对的复合得到抑制。我们目前的工作有望为二维层状半导体中RE3+离子的特殊跃迁机制提供新的见解。

关键词： Bi3O4Cl 层状半导体铁电光伏效应稀土离子发光片层剥离

稀土掺杂近中红外发光玻璃的无容器制备及其性能研究

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稀土掺杂近中红外发光玻璃的无容器制备及其性能研究

作者：刘希曼南昌大学

学位级别：硕士

LaO-NbO-GaO(LNG)等重金属氧化物玻璃具有声子能量低,机械性能、热学性能好等特点。该类玻璃组成和结构都较为特殊,在光学、热学和力学等多方面都具有优异的性能,能应用于如激光增益、光学储存、特种光纤等多种领域。但此类玻璃不含网... 详细信息

LaO-NbO-GaO(LNG)等重金属氧化物玻璃具有声子能量低,机械性能、热学性能好等特点。该类玻璃组成和结构都较为特殊,在光学、热学和力学等多方面都具有优异的性能,能应用于如激光增益、光学储存、特种光纤等多种领域。但此类玻璃不含网络形成体,其玻璃形成能力较弱,用传统的熔融冷却法难以制得块体玻璃,因而在研究和应用领域受限较大。无容器技术具有抑制熔体异质形核、获得深过冷并实现快速凝固的独到特点,为制备新型功能玻璃提供了极佳的条件。本文利用气悬浮技术,突破了传统方法难以获得块体重金属氧化物玻璃的技术瓶颈,成功制备出了综合性能优良的LNG块体玻璃。在此基础上,本文分别用Er/Yb、Ho/Yb和Er/Pr进行了共掺,并探讨了其发光、力学、热学等性能。首先,利用气悬浮技术成功制备出了40LaO-20NbO-40GaO和x YbO-5ErO-(35-x)LaO-20NbO-40GaO(x=0,1,5,10)直径不等的球状透明玻璃。分析表明,空白LNG玻璃的折射率值为2.0217,阿贝数为85.14,为优良的高折射率低色散玻璃。LNG:Er/Yb玻璃的硬度和密度均随Yb浓度增大而增大,硬度均在8.4 MPa以上,密度由5.2504 g/cm增大到5.817 g/cm。该系列玻璃还具有优良的热稳定性,玻璃化转变温度T均在800°C左右。随着Yb浓度提高,T变化不明显,析晶起始温度T和ΔT(ΔT=T-T)均先增大后减小。在980 nm LD泵浦下,获得了551 nm、558 nm的绿色和674 nm红色发光,均为双光子发光过程。在近红外区域也获得了1559 nm的近红外发射,对应于Er的I→I跃迁,其发射带半高宽约为120 nm。1559 nm的荧光寿命随Yb浓度的变化趋势与其发射强度的变化趋势一致。其次,制备了Ho/Yb共掺的35LaO-25NbO-40GaO(LNG:Ho/Yb)玻璃。研究发现,Ho/Yb共掺能有效提高LNG玻璃的硬度,Yb浓度从0-2 mol%变化,维氏硬度从7.34-8.03 MPa,断裂韧性从0.96变化到1.20 MPa·m。玻璃的最大声子能量为632 cm。所有样品在中红外区域的透过率均接近80%,且羟基吸收系数和羟基浓度均较小。样品的折射率均大于2,为高折射率玻璃。所有样品均具有良好的热稳定性,Ho/Yb共掺有利于玻璃热稳定性的提高。在980 nm LD泵浦下,LNG:Ho/Yb玻璃分别获得了2059 nm中红外发射和548nm、661 nm、757 nm的可见光发射,当掺杂浓度为2 mol%时,发光强度达到最大值。最后,制备了Er/Pr共掺的35LaO-25NbO-40GaO玻璃。研究发现,Pr能有效提高玻璃硬度,Pr浓度从0-0.75 mol%时,维氏硬度从7.11-7.65 MPa。玻璃最大声子能量为794 cm。样品透过率均达到了80%左右,样品的羟基吸收系数和羟基浓度均较低。样品折射率均大于2。Pr的掺杂有利于玻璃热稳定性的提高,所有样品均热稳定性优良。经热处理后的微晶玻璃具有更高的的荧光寿命,该结论与荧光发射谱结论相一致。同时,能量传递ET过程荧光效率可达87%。热处理后有LaGaNbO晶体生成。在一定范围内,温度越高,晶粒晶型越完整,微晶玻璃表面结构更为理想,更有利于提高发光强度。Pr的掺杂能有效提高2.7μm处中红外发射强度,当浓度为0.25 mol%时,发光强度最大。透射电镜相关分析证明,Er和Pr元素都很好地融入到了LaGaNbO晶相中。与原子力形貌分析得到了相互佐证,良好的局部单晶环境能有效减少Er之间的无辐射弛豫率,减少能量损失,从而有效地提高发光强度。

关键词：气悬浮技术稀土离子发光近中红外发射微晶玻璃