srf2-gdf3体系纳米晶的可控合成及其上转换发光性质

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1、学校代号10530学号201330101108分类号O469密级公开硕士学位论文SrF2-GdF3体系纳米晶的可控合成及其上转换发光性质学位申请人项立君指导教师任国仲副教授学院名称物理与光电工程学院学科专业物理学研究方向稀土发光材料二零一六年五月万方数据ControllablesynthesisandupconversionemissionpropertiesofSrF2-GdF3systemnanocrystalsCandidateLijunXiangSupervisorGuozhongRenCollegePhysicsandO

2、ptoelectronicsProgramSynthesisandPropertiesofrareearthmaterialsSpecializationPhysicsDegreeMasterofScienceUniversityXiangtanUniversityDateMay,2016万方数据万方数据摘要在过去的几十年中，寻找高发光强度、高发光效率的荧光材料一直是研究的热点。稀土上转换纳米晶具有发光峰窄、分辨率高，声子能量低、发光效率高，光、热、化学性质稳定，无荧光背景噪音等特点。其中，相比于一些化学染料和量子点，稀土掺杂的无

3、机纳米材料具有高的上转换发光性质和无毒的特点。因此，它被视为生物学应用上的潜在对象之一。特殊的上转换发光性质使得上转换纳米晶能够作为生物成像领域的生物探针。因为β-NaYF4在所有的基质材料中具有最高的上转换发光效率，所以它一直以来被认为是最重要的基质材料。但是β-NaYF4的晶粒尺寸很难被调控到10nm左右。对于上转换纳米晶而言晶粒尺寸的变小会导致发光强度的变弱。因此，如何合成具有高的发光强度且晶粒尺寸小于10nm的纳米晶应用于生物成像领域一直是科研上的一个挑战。在本文中，稀土离子的含量对SrF2-GdF3体系的相的结构、晶粒尺

4、寸和形貌的影响以及它的上转换发光性质被研究。主要研究内容如下：1、用油酸作为表面活性剂，利用水热法制备了一系列Sr1-xGdxF2+x(x单位为mol%，以下相同)纳米晶。在固定的反应时间、反应温度条件下，通过改变反应物的摩尔比使得四方相的Sr2GdF7纳米晶被合成。Sr2GdF7纳米晶的上转换发光性质被研究。2、不同种类的表面活性剂被使用。用聚乙烯吡咯烷酮为表面活性剂，利用水热法合成了一系列Sr1-xGdxF2+x纳米晶。不同种类的表面活性剂对SrF2-GdF3体系的相的结构、晶粒尺寸和形貌以及反应物的摩尔比的影响被研究。3、用

5、油酸作为表面活性剂，利用水热法分别制备了一系列Yb3+/Er3+,Yb3+/Er3+/Tm3+和Yb3+/Ho3+/Tm3+掺杂的Sr2GdF7稀土纳米晶。掺杂的不同种类的稀土离子和不同浓度的稀土离子对于上转换发光性质的影响被研究。不同稀土掺杂Sr3+3+2GdF7纳米晶发光强度与激发功率密度的对数关系被获得并分析。Yb,Tm,Er3+和Ho3+的上转换发光机制被阐述。关键词：Sr2GdF7纳米晶；上转换；水热法I万方数据AbstractDuringpastdecades,thesearchforhighlyemittingand

6、efficientluminescentfluo-rescentmaterialshasbeenahotresearchfield.Rare-earthupconversionnanocrystals(UCNCs)exhibitauniquenarrowphotoluminescencewithhighenergywhenexcitedbycontinuous-wavenear-infraredlight.Amongthem,lanthanidedopedinorganicna-nocrystals(NCs)werechosena

7、soneofthemajorobjectsforthepotentialboilogicalapplicationbecausetheypossessgoodstability,arefreeoftoxicityandhavehighupc-onversion(UC)luminescencepropertiescomparedtosomeorganicdyesandsemico-nductorquantumdots.ThespecialupconversionemissionmakesUCNCsaspromisi-ngprobes

8、forbiomedicalimagingwithattractivefeatures,suchasnoauto-fluorescen-cefrombiologicalsamples,largepenetrationdepth,tumor-targe