上转换荧光材料详解.docVIP

材 料 化 学 专 业 上转换荧光材料 题 目: 班 级: 姓 名: 指导教师: 年 月 日 摘 要 近年来，上转换荧光纳米材料以其荧光效率高、稳定性好、分辨率高等优良性能，受到科研人员的广泛关注。其在防伪识别、太阳能电池、生物荧光标记、上转换激光器等领域有着广泛的应用前景。尤其是在生物上转换荧光标记领域，与传统的有机染料和量子点荧光标记材料相比具有很多优良性能，例如检测灵敏度高、背景干扰小、机体损伤小等。通过上转换发光的原理，讨论了影响上转换发光材料发光效率的诸多因素，并通过查找文献资料，讨论了各独立影响因素的作用机理，总结了在当前发展状况下，为达到最佳发光效率应如何选择基质材料、环境温度、激活离子和敏化离子等。现今，随着纳米技术、计算机技术等的发展，上转换发光纳米晶的研究成为了热点，在生物领域和非生物领域的研究都起着重要作用。合成出高质量、高荧光性能的NaYF4∶Yb3+ 上转换纳米颗粒是使之能够在生物医学等领域广泛应用的前提条件。本文针对NaYF4:Yb3+上转换荧光纳米颗粒的合成方法、表面修饰以及生物应用等方面的研究进展进行综述。 摘要 I 第1章 绪 论 1 1.1 上转换荧光材料介绍 1 1.2 上转换荧光材料的类别 1 1.3 上转换材料的发展历史 2 第2章 上转换的发光机制和方法 4 2.1 上转换的发光机制 4 2.1.1 激发态吸收 4 2.1.2 能量传递上转换 5 2.1.3 光子雪崩 6 2.2 稀土上转换荧光纳米材料的制备方法 7 第3章 NaYF4:Yb3+/Er3+上转换荧光纳米晶 9 3.1 NaYF4基质材料 9 3.2 NaYF4:Yb3+/Er3+荧光纳米晶的上转换荧光结构与功能 10 3.3 NaYF4:Yb3+/Er3+荧光纳米晶的制备 11 3.4 NaYF4∶Yb3+ / Er3+上转换荧光纳米颗粒的表面修饰 12 3.4.1 疏水性β-NaYF4:Yb,Er上转换纳米粒子（UCNPs）的表面改性 12 3.5 NaYF4∶Yb3+ / Er3+上转换荧光纳米材料的运用 14 总 结 15 参考文献 16 千万不要删除行尾的分节符，此行不会被打印。在目录上点右键“更新域”，然后“更新整个目录”。打印前，不要忘记把上面“Abstract”这一行后加一空行绪 论 上转换荧光材料介绍 上转换发光是在长波长光的激发下，可持续发射波长比激发光波长短的光,是指将2个或2个以上的低能光子转换成一个高能光子的现象,一般特指将红外光转换成可见光,其发光机理是基于双光子或多光子过程 大多数发光材料是利用稀土离子吸收高能量的短波辐射,发出低能量长波辐射的Stoke效应。但稀土离子有另一发光特性,就是利用稀土离子自身的能级特性,吸收多个低能量的长波辐射,经多光子加和后发射出高能量的短波辐射,称反Stokes 效应,这种材料称反Stoke材料。这一类材料可以将红外光转变为可见光,因此又称为红外上转换发光材料。随着上转换发光材料在激光技术、光纤通讯技术、纤维放大器、光信息存储和显示等领域的应用 ,使得上转换发光的研究取得了很大的进展。60年代因夜视等军用目的需求,上转换研究得到了进一步发展[1] 。1968 年研制出第一个有实用价值的上转换材料LaF3 : Yb ,Er ,一段时间内相关工作成为研究热点[2]。 迄今为止，上转换材料主要是指掺杂稀土元素的固体化合物，利用稀土元素的亚稳态能级特性，可以吸收多个低能量的长波辐射，从而可以使人眼看不到的红外光变为可见光。 上转换发光具有以下特点： 可以有效地降低光之电离作用引起基质材料衰退； 不需要严格的相位匹配，也对激发波长的稳定性要求不高； 输出波长具有一定的可调谐性。 上转换发光材料在自然界中并不存在,只可以人工合成。虽然已经有研究证明无掺杂材料也能产生上转换发光,比如YbPO4的协同上转换发光,但是通常所说的上转换发光材料都是由基质材料和掺杂离子所组成。其中,掺杂离子又可分为激活离子和敏化离子两种。激活剂扮作发光中心,敏化剂负责吸收能量并传递给激活剂离子。与掺杂离子不同的是基质材料通常只起到固定掺杂离子和为发光中心提供适当晶场的作用。 上转换发光是指吸收两个或两个以上低能级光子而辐射一个高能级光子的非线性发光现象,通常是指将近红外光转变成可见光。所谓的上转换材料是指当用光来激发材料时,该材料会发射出比激发光波长更短的可见光材料。上转换发光所吸收的光子能量会低于所发射的光子能量,这种现象违背Stokes定律,因此也称上转换发光为反Stokes发光，目前,稀