β-Ga2O3∶Cr3+近红外长余辉纳米颗粒的制备及发光性能

以三乙二醇为表面配体, 利用沉淀法制备了β-Ga₂O₃∶Cr³⁺近红外(NIR)长余辉纳米颗粒. 考察了反应条件对β-Ga₂O₃∶Cr³⁺的发光性能和晶体结构的影响, 并初步探讨了其NIR余辉发光机理. 结果表明, 当溶液的pH值为7, 煅烧温度为700 ℃时, 可获得高纯度的β-Ga₂O₃∶Cr³⁺纳米颗粒, 其平均粒径为30 nm, 最大余辉发射波长可调控为750 nm, NIR余辉发光时间长于384 h. 本方法得到的β-Ga₂O₃∶Cr³⁺长余辉纳米颗粒不仅尺寸小, 而且NIR余辉时间长, 发射波长可调控, 在低背景噪音的深组织活体成像中具有潜在的应用前景.     

沉淀法合成蓝色长余辉发光材料Sr_2MgSi_2O_7:Eu~(2+),Dy~(3+)

采用沉淀法制备了高亮度的长余辉发光材料Sr_2MgSi_2O_7:Eu~(2+),Dy~(3+).通过XRD、荧光光谱和热释光谱对其进行表征.XRD测试表明所制备的Sr_2MgSi_2O_7:Eu~(2+),Dy~(3+),四方晶.荧光光谱测试表明,λ_(em)=467 nm作为监控波长,在275～450 nm之间有宽的激发光谱,峰值位于399 nm.用λ=399 nm激发样品,其发射光谱为一宽带,峰值位于467 nm.1050℃煅烧前躯体所制备的Sr_2MgSi_2O_7:Eu~(2+),Dy~(3+)发光性能最好.热释光谱峰值位于357 K,适合长余辉现象的产生.对Sr_2MgSi_2O_7:Eu~(2+),Dy~(3+)长余辉发光机理进行了讨论.     

基于长余辉纳米发光探针的生物传感检测和成像

长余辉纳米粒子由于其特殊的发光现象、超长的余辉寿命、可实现免原位激发以及光谱发射区域可被调控至"生物光学透明窗口"内等特征而被广泛应用于光学传感检测和生物医学成像领域。近年来,长余辉纳米发光探针的合成和应用吸引了光谱学、声子学、光化学、材料科学领域的极大关注。本文对长余辉纳米分子探针的合成方法、颗粒表面功能化及其作为靶向探针在体内和体外进行传感检测及活体成像的应用进行深入探讨。本文主要讨论Mn~(2+)和Cr~(3+)掺杂的红色-近红外发光纳米材料,特别是镓锗酸盐,其具有强烈的近红外持续发光,超过两周的余辉寿命更适合于生物成像的应用。功能化的红色近红外长余辉纳米材料为长期实时监测体内生理学过程和疾病的诊断提供有前景的技术平台。最后本文对长余辉材料应用面临的挑战和未来的发展趋势进行了展望。     

共掺Tm~(3+)离子对CaAlSiN_3∶Eu~(2+)红色荧光粉发光性能的影响

通过高温固相法,合成了Eu~(2+)单掺和Eu~(2+)、Tm~(3+)共掺CaAlSiN_3荧光粉。结合荧光光谱、余辉发射光谱和余辉衰减曲线及热释发光等测试手段对其进行了表征分析。结果表明,CaAlSiN_3∶Eu~(2+)具有主峰位于630 nm的明显的红色长余辉发光;共掺杂Tm~(3+)离子的引入,产生了654和800 nm的荧光和余辉,同时,Tm~(3+)的共掺,使CaAlSiN_3∶0.1%Eu~(2+),Tm~(3+)样品位于89.0℃热释光峰位消失,表明Tm~(3+)共掺杂改变了CaAlSiN_3∶Eu~(2+)荧光粉中的陷阱能级及其分布,从而减弱了CaAlSiN_3∶Eu~(2+)的630 nm红色可见光部分余辉发光性能。     

Y_2O_3∶Eu~(3+),Dy~(3+)纳米荧光粉的白光发射性能

采用高温固相烧结法制备了系列Dy单掺杂、Eu,Dy共掺杂和Sr,Eu,Dy共掺杂的Y_2O_3纳米荧光粉.借助X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)分析了样品的晶体结构和形貌,优化了工艺过程和参数.系统测试了稀土掺杂Y_2O_3荧光粉的激发光谱和发射光谱.在330 nm光激发下,研究了Y_2O_3∶Eu~(3+),Dy~(3+)纳米荧光粉的白光发射特性,并通过调节Eu,Dy掺杂浓度,获得了CIE为(0.32,0.33)和色温为6100 K的强白光发射.进一步讨论了Sr~(2+)离子对Y_2O_3∶Eu~(3+),Dy~(3+)纳米荧光粉白光特性的影响.结果表明,Sr~(2+)的掺入可明显改善Y_2O_3∶Eu~(3+),Dy~(3+)纳米荧光粉的白光发射.     

通过Bi~(3+)发光特征判定“争议”格位——以Ca_2MgSi_2O_7∶Bi~(3+)荧光粉为例（英文）

在以往的研究工作中,人们经常关注给定基质具有多个格位所对应多发光中心的光致发射。取决于所掺杂的基质,多个格位的晶体化合物应该可以提供相应的多发光中心,但某些化合物有时只会表现一个发光中心,由此产生"争议性"发光中心。据以往研究,以稀土离子掺杂而为人所知的经典镁黄长石(Ca_2MgSi_2O_7)长余辉化合物具有"争议性"Ca格位。为此,在本文中以非稀土离子(Bi~(3+))特有的发光特性从侧面来研究Ca_2MgSi_2O_7化合物中的"争议性"Ca格位问题。结果表明,在250和276 nm激发波长激发下,所有的Bi~(3+)掺杂Ca_2MgSi_2O_7样品均有峰位位于582和350 nm的两个Bi~(3+)特征发射带。结合晶体结构分析,光谱结果表明,Ca_2MgSi_2O_7∶Bi~(3+)荧光粉具有对应于六配位和八配位的两个不同Ca2+格位的两个Bi~(3+)发光中心,即,Bi~(3+)(Ⅰ)(~582 nm)和Bi~(3+)(Ⅱ)(~350 nm)发光中心。此外,光谱分析进一步表明,Bi~(3+)(Ⅰ)与Bi~(3+)(Ⅱ)具有单向的能量传递,而且,发现这两个发光中心所对应的相对发射强度是依赖于激发波长和Bi~(3+)掺杂浓度。实验证明了Ca_2MgSi_2O_7晶体化合物具有两个Ca格位,而不是有些工作中所讨论的一个Ca格位。本文工作可以为已知或未知的具有"争议性"格位的晶体化合物的验证提供新的借鉴。     

蓄光发光材料SrAl2O4:Eu2+,Dy3+及其常温磷光光谱分析

组成为SrAl_2O_4:Eu~(2+),Dy~(3+)的稀土铝酸锶系蓄光发光材料(也称为超长余辉发光材料)是目前已开始广泛应用的第三代产品。该材料基质中的二价稀土铕离子Eu~(2+)作为发光中心,能够吸收波长为480nm以下的可见光和紫外光,发出波长为520nm的     

尺寸可控Zn1.4Ga1.97-2xO4∶1.5%Cr，xIn近红外发光长余辉纳米颗粒的制备及其光学性质

采用一步水热法,通过In³⁺的掺杂,获得了尺寸可控的近红外(NIR)发光ZGO∶1.5%Cr,xIn(Zn_1.4Ga_1.97-2xO₄∶1.5%Cr,xIn,x=0%、0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%)长余辉纳米颗粒(PLNPs),考察了In³⁺掺杂量对ZGO∶1.5%Cr,xIn PLNPs尺寸大小、余辉发光性能以及晶体结构的影响。In³⁺的掺杂不仅能有效控制ZGO∶1.5%Cr,xIn PLNPs尺寸,还可以增强发光和余辉时间。结果表明,当In³⁺掺杂量为0.2%时,ZGO∶1.5%Cr,0.2%In PLNPs平均粒径为13.79 nm,分布最为均匀,粒径最小,NIR发光最强,余辉时间超过5 d,可通过LED灯再激发。In³⁺的掺杂对ZGO∶1.5%Cr,xIn PLNPs的晶体结构无影响,均为纯相的尖晶石结构。     

WO3/YF3:Eu3+复合纳米材料的制备与发光性能

采用直接沉淀法制备了WO_3/YF_3∶Eu~(3+)复合纳米材料,并对其结构、组成、形貌和发光性能进行了研究。XRD分析表明:复合纳米材料由纳米粒子WO3和结晶良好的正交晶系的YF3∶Eu~(3+)组成。SEM照片表明:片状WO3颗粒表面沉积了分散性较好、粒径均匀(尺寸为10~50 nm)的YF3∶Eu3纳米颗粒。荧光光谱分析表明:该复合纳米材料具有良好的发光性,以593 nm附近的5D0→7F1磁偶极跃迁为最强发射峰,与纯的YF3∶Eu~(3+)相比WO_3/YF_3∶Eu~(3+)发光强度明显增强,表明具有表面等离子共振效应的WO3纳米粒子对壳层的YF3∶Eu~(3+)起到发光增强作用。     

(CaO)20.68(MgO)1.32(SiO2)4S2∶Eu2+,Dy3+红光材料的制备与发光特性

研究了峰值波长651nm的红色发光材料(CaO)20.68(MgO)1.32(SiO2)4S2∶Eu2 ,Dy3 的制备及发光特性。通过XRD分析表明硫气氛中合成的材料为具有硫成分的硅酸盐相。红光发射带为硫元素进入晶格后在发光中心周围形成了类似长余辉材料CaS∶Eu2 ,Cl-的局域结构。这也使材料具有了硫化物长余辉材料的发射光谱特征和硅酸盐材料高化学稳定性和高亮度的优点。热释光测量揭示它可能是一种潜在的红色长余辉材料。     

Cr3+在不同基质Y3Ga5O12或Ga2O3中的荧光特性

以Ga_2O_3、Y_2O_3、Cr(NO_3)_3·9H_2O为原料,柠檬酸为配位剂,通过溶胶-凝胶高温固相合成法制备出Ga_(2-2x)O_3∶2xCr~(3+)(Ga_2O_3∶xCr)与Y_3Ga_(5-5x)O_(12)∶5xCr~(3+)(YGG∶xCr)2种多晶粉体(x=0.01,0.03,0.05,0.07)。并采用X射线衍射(XRD)、红外光谱(IR)、扫描电镜(SEM)、荧光光谱(PL)对样品的结构、组成、形貌和荧光性能进行测试分析。XRD和IR分析结果显示在900℃煅烧后Ga_2O_3∶xCr和YGG∶xCr两种样品均成相。SEM照片显示Ga_2O_3∶xCr样品形貌为柱形多面体,YGG∶xCr为短棒状。PL结果显示Cr~(3+)在Ga_2O_3和YGG两种基质中的最强荧光发射峰分别位于742和740 nm,均属于Cr~(3+)的~2E-~4A_2跃迁,对比发现Cr~(3+)在YGG基质中的荧光发射强度更强,在远红光区的荧光性能更好,能满足温室照明中植物光合作用的需求。     

LiAl_5O_8:Fe荧光粉的研究与应用

目前市售硼酸镉、钒酸钇和砷酸盐等灯用红色荧光粉,发射波长一般在610nm左右,呈桃红色。砷酸盐荧光粉掺红颜料,因而看到的是颜料的颜色,砷酸盐还有毒。因此,研制一种发射波长长,原料无毒的大红单色荧光粉有着重要的意义。关于金属离子Mn~(2+)、Cr~(3+)、Co~(2+)和Ni~(2+)在LiAl_5O_8中的发光特性已有研究。本文报导激活剂Fe~(3+)离子浓度和烧结温度对Fe~(3+)在LiAl_5O_8中发光性质的影响,并对该荧光粉的发光机制和效率等进行讨论。     

Fe_3O_4@ZnO@YVO_4:Eu~(3+)磁-光-吸波多功能复合纳米颗粒的制备及其性能研究

结合溶剂热法和沉淀法以氨基功能化的Fe_3O_4纳米颗粒为磁核,在其表面先后包覆上ZnO层和YVO_4:Eu~(3+)发光层,制得集磁性-发光性-微波热转换性能于一体的Fe_3O_4@ZnO@YVO_4:Eu~(3+)多功能复合纳米颗粒,并对其结构和性能进行了研究.X射线衍射(XRD)分析表明,Fe_3O_4表面成功包覆上了六方晶系红锌矿ZnO和四方相YVO_4.透射电子显微镜(TEM)照片表明,所得的复合纳米颗粒具有明显的核壳结构和球形形貌,构成核的Fe_3O_4纳米颗粒的尺寸在30~40 nm,Fe_3O_4@ZnO@YVO_4:Eu~(3+)多功能复合纳米颗粒的尺寸约为50~60 nm,壳层厚度约为10 nm.磁性、荧光光谱和微波热转换特性分析表明,该复合纳米颗粒同时具有良好的发光性、较强磁性和独特的微波热转换特性,在药物传输与可控释放领域具有潜在的应用价值.     

在发光二极管背光源上极具应用前景的Beta-sialon(Si_(6-z)Al_zO_zN_(8-z))∶Eu~(2+)窄带绿色荧光粉（英文）

基于氮化镓的白光发光二极管(LED)是目前一项崭新的背光源技术,广泛应用于宽色域、高光效的液晶显示屏。在此项技术中,作为关键材料的荧光粉决定着背光单元的色域范围、发光效率和可靠性,因而要求它应具合适的发射波长和窄带发射。β-sialon∶Eu~(2+)(sialon:silicon aluminum oxynitride(赛龙))就是一款非常适合背光应用的绿色荧光粉,这得益于其位于525~545 nm发射峰和只有55 nm狭窄的峰宽。此文回顾和综述了β-sialon∶Eu~(2+)的合成方法、光谱特性、电子结构、晶体结构、可靠性和它的具体应用。计算模拟和实验测试结果表明,Eu~(2+)位于沿c轴方向的大孔道之中,并与6个最紧邻的(O,N)原子等距离配位。因而,Eu~(2+)的狭窄发射峰源自于Eu~(2+)局域结构的高度对称性。β-sialon∶Eu~(2+)的发射波长和带宽都能通过组成裁剪,即z值,进行调控;低z值组成能够实现更短波长发射和更窄带宽。与传统的基于钇铝石榴石(YAG)荧光粉的背光源相比,β-sialon∶Eu~(2+)再搭配红色荧光粉制备的背光源具有更宽的色域,色域范围可提高15%以上。其优异的发光性能和高可靠性使得β-sialon∶Eu~(2+)成为应用于先进显示屏的极其重要的绿色发光材料。     

微波等离子体法合成SrAl_2O_4:Eu~(2+),Dy~(3+)中激活剂的浓度猝灭研究

采用微波等离子体法合成SrAl_2O_4:Eu~(2+),Dy~(3+)长余辉发光材料,通过对掺杂不同激活剂浓度的产物的光谱性能、余辉性能、相组成结构的分析以及晶胞常数的计算,探讨了微波等离子体法合成srAl_2O_4:Eu~(2+),Dy~(3+)时,激活剂Eu~(2+)的浓度猝灭特性.XRD测试结果表明,Eu~(2+)离子的掺入对基质晶格畸变影响很小;光谱和余辉性能测试表明Eu~(2+)的掺杂浓度对产物的瞬时发光强度影响较大,相对而言对余辉性能的影响程度不大.产物的发光性能随Eu~(2+)摩尔浓度的增大呈现先增强后减弱的趋势,发光中心Eu~(2+)离子的猝灭浓度为4%.结合EDX结果说明,与高温固相法以及其他一些方法相比,采用微波等离子体合成技术可在一定程度上提高Eu~(2+)离子的临界猝灭浓度,从而为进一步提高长余辉发光材料的发光性能提供了可能.     

Er~(3+)和Ce~(3+)/Ce~(4+)掺杂β-BaB_2O_4纳米棒的制备、结构与发光性质

以Ba(NO_3)_2、NaBH_4、Er_2O_3和CeO_2为原料,在十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)表面活性剂辅助下,采用水热法制备了β-BaB_2O_4(β-BBO)纳米棒,稀土离子Er~(3+)单掺杂的β-BBO(β-BBO:Er~(3+))及Er~(3+)和Ce~(3+)/Ce~(4+)共掺杂的β-BBO(β-BBO:Er(3+)/Ce~(3+)/Ce~(4+))纳米棒.通过X射线粉末衍射(XRD)、傅里叶变换红外(FTIR)光谱、拉曼光谱、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)和光致发光(PL)光谱分别对样品的物相、结构、形貌、成分及光致发光性质进行了表征.研究结果表明:微量稀土离子掺杂并不改变β-BBO的结构,制得的纳米棒尺寸均匀,长度在200-500 nm之间,直径在10-20 nm之间;β-BBO:Er~(3+)和β-BBO:Er~(3+)/Ce~(3+)Ce~(4+)纳米棒在400nm光激发下,在可见光范围内都观察到中心波长为515和542 nm的绿光.对发光机理的初步研究表明:发光分别对应于Er~(3+)的~2H_(11/2)→~4I_(15/2),~4S_(3/2)→~4I_(15/2)跃迁,铈离子以Ce~(3+)和Ce~(4+)两种形式存在于体系中,Ce~(3+)对Er~(3+)起敏化作用,可以显著增强β-BBO:Er~(3+)/Ce~(3+)/Ce~(4+)纳米棒的发光强度,存在Ce~(3+)→Er~(3+)的能量传递过程.     

Yb3+共掺杂对Zn2GeO4∶Mn2+绿色长余辉发光性能增强研究

利用高温固相法合成了Zn2GeO4∶Mn2+以及Zn2GeO4∶Mn2+,Yb3+绿色发射长余辉发光材料,对样品进行了X射线衍射分析、荧光光谱分析、色坐标、热释发光以及发光寿命测量。分析结果表明,在1 050℃下烧结3 h的Zn2GeO4为单相产物,所得Zn2GeO4∶Mn2+发光材料具有良好的发光性能,在紫外灯激发下发出最强发射位于528 nm的宽带发射并具有优良的长余辉发光特性,其色坐标值分别为x=0.145,y=0.773。Yb3+共掺杂对其长余辉发光性能提高明显。余辉发光在暗场环境下肉眼可观察的持续时间超过2 h。通过热释光谱对陷阱进行了分析。对Yb3+共掺杂的长余辉发光增强机理进行了讨论。     

Cr,In共掺杂MgGa2O4小尺寸近红外长余辉纳米颗粒的制备及发光性能

采用乙二醇辅助共沉淀法制备了小尺寸Cr,In共掺杂MgGa₂O₄(MGO∶Cr, In)近红外长余辉发光纳米粒子(Persistent luminescence nanoparticles, PLNPs), 并考察了Cr, In共掺杂及煅烧温度对MGO晶体结构、 余辉发光性质和尺寸的影响. 结果表明, 最优Cr, In共掺杂浓度分别为0.3%和0.02%, MGO∶Cr, In晶体属于Fd3m空间群, Cr, In共掺杂对纳米颗粒的结构无影响, 平均粒径为(8.61±2.23) nm, 分散性良好, 最佳煅烧温度为700 ℃. 并且, In掺杂可有效延长其余辉发光寿命, 平均发光寿命(τ_av)从49.33 s增大至52.89 s; 荧光量子产率增高至44.9%; 活化能E_a为(0.36±0.04) eV, 具有良好的热稳定性; 陷阱深度为0.696 eV. 此外, 该PLNPs分别在260 nm、410 nm和600 nm处有激发峰, 表明UV光、 蓝绿光以及红光皆可实现对其的激发, 发射波长皆位于705 nm处, 属于Cr³⁺的²E(²G)→⁴A₂(⁴F)跃迁. 该PLNPs在红色LED灯、 光学储器件以及生物医学等领域具有巨大潜在应用价值.     

Yb3+共掺杂对Zn2GeO4:Mn2+绿色长余辉发光性能增强研究

利用高温固相法合成了Zn2GeO4:Mn2+以及Zn2GeO4:Mn2+,Yb3+绿色发射长余辉发光材料,对样品进行了X射线衍射分析、荧光光谱分析、色坐标、热释发光以及发光寿命测量.分析结果表明,在1050℃下烧结3h的Zn2CeO4为单相产物,所得Zn2GeO4:Mn2+发光材料具有良好的发光性能,在紫外灯激发下发出最强发射位于528 nm的宽带发射并具有优良的长余辉发光特性,其色坐标值分别为x=0.145,y=0.773.Yb3+共掺杂对其长余辉发光性能提高明显.余辉发光在暗场环境下肉眼可观察的持续时间超过2h.通过热释光谱对陷阱进行了分析.对Yb3+共掺杂的长余辉发光增强机理进行了讨论.     

核壳结构Ag@BaGdF5:Yb3+,Ho3+多功能纳米复合材料的制备及其性能

采用简单的液相法制备了核壳结构的Ag@BaGdF_5∶Yb~(3+),Ho~(3+)纳米复合材料。XRD测试表明复合材料中含有立方相的Ag和立方相的BaGdF_5。电镜照片表明复合粒子为球形,包覆后颗粒变大,包覆层BaGdF_5∶Yb~(3+),Ho~(3+)的厚度约为14 nm。荧光光谱测试表明复合材料具有良好的上转换发光性能,以绿光发射最强,同时样品具有良好的顺磁性和光热转换性能。MTT测试表明复合材料具有良好的生物相容性,将其同HeLa细胞共同培养后用980 nm激光照射,具有明亮的绿色上转换荧光成像。将不同浓度的纳米复合材料和商用计算机断层扫描(CT)成像造影剂碘比醇进行比较,纳米复合材料具有更高的CT成像性能。在NIR照射下,纳米复合材料生成的热足以有效杀死HeLa细胞。