Ag-NaYF4:Yb3+,Er3+复合纳米纤维的制备及光学性质研究

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目前稀土上转换发光材料在光学温度传感、医疗诊断、红外防伪、立体显示等各方面都得到了广泛的应用。而金属表面等离激元可对稀土离子发光起到增强和调制的作用。利用金属纳米粒子来调节稀土发光材料的上转换发光,可赋予稀土发光材料一些新的特性。包覆方法是最常用的复合材料合成方法,但其反应条件苛刻、包覆厚度难以控制等缺陷限制了其普遍应用。本文介绍了一种新的方法,通过静电纺丝法将金属纳米粒子与发光基质结合实现了对稀土发光强度的调控,主要研究内容如下:(1)采用溶剂热法制备了Ag纳米米粒子,通过扫描电子显微镜对其形貌进行了表征,研究了不同反应参数对其形貌的影响情况,得出合成Ag纳米米的最佳反应条件。使用X射线衍射仪分析了Ag纳米米粒子的结构,是由立方相和六方相共同组成的。利用紫外-可见分光光度计得到了Ag纳米米的吸收光谱,在400nm和950nm处得到了两个不同的吸收峰,这分别是由Ag纳米米的短轴和长轴的表面等离激元共振所引起的。(2)采用溶剂热法制备了Yb3+-Er3+共掺杂的六方形片状NaYF4纳米粒子,其中Yb3+为敏化剂,Er3+为激发剂。通过XRD图谱可知粒子为纯的六方相结构。利用980nm的泵浦光激发来实现对其上转换发光性质的研究。由上转换发光光谱可知,NaYF4:Yb3+, Er3+纳米粒子在523nm、540nm处存在绿色上转换发光,在660nm处存在红色上转换发光,分别是由2H11/2、4S3/2和4F9/2三个能级上的Er3+跃迁回基态4I15/2能级时产生的。(3)采用静电纺丝法制备了Ag-NaYF4:Yb3+, Er3+复合纳米纤维。纺丝溶液是通过PVP的乙醇溶液将Ag纳米米粒子与NaYF4:Yb3+, Er3+纳米粒子混合得到的,其中NaYF4:Yb3+, Er3+纳米粒子的掺入量始终为0.1g,Ag纳米米粒子的掺入量分别为0ml、2ml、6ml、10ml、20ml。通过改变纺丝电压制备了不同的Ag-NaYF4:Yb3+,Er3+复合纳米纤维。使用扫描电子显微镜对Ag-NaYF4:Yb3+, Er3+复合纳米纤维的形貌进行了表征。(4)使用单色仪对980nm泵浦光激发下的Ag-NaYF4:Yb3+, Er3+复合纳米纤维的上转换发光性质进行测试,分析了不同条件下的上转换发光性质。随Ag纳米米粒子掺入量的增加,Ag-NaYF4:Yb3+, Er3+复合纳米纤维的上转换发光强度先增强后减弱,Ired/Igreen逐渐增大;随着泵浦激光激发电压的增大,Ag-NaYF4:Yb3+,Er3+复合纳米纤维的上转换发光强度增强,Ired/Igreen也增大。随着温度的升高,Ag-NaYF4:Yb3+, Er3+复合纳米纤维的上转换发光强度减弱,Ired/Igreen增大。随着纺丝电压的增大,Ag-NaYF4:Yb3+, Er3+复合纳米纤维的Ired/Igreen逐渐减小。
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