年份 上转换材料 泵浦 上转换发光
1987
1987 1994 1995
Yb3+，Er3+：BaF2晶体
Yb3+，Tm3+：BaF2晶 体 Er3+：LiYF4 晶体 Er3+：LiYF4 晶体
双波长1540nm和 670nm红光 1054 nm泵浦
1054nm泵浦 810nm泵浦 969nm泵浦 649nm红光 551nm绿光 551nm绿光
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3.2.3 溶胶—凝胶法
基本原理是将金属醇盐或无机盐水解，然后使溶质 聚合凝胶化，再将凝胶干燥、烧培，最后得到无机材料。
3.2.4 微乳液法
所有化学反应都在液滴内部进行。
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不同方法制备的UCNPs纳米颗粒
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1992
掺Er3+：LiYF4 晶体 掺Er3+：LiYF4 晶体 掺Er3+：CaF2晶体
掺Pr3+：LaCl3 晶体
90K 65k 210k
-
半导体LD 泵浦 氩离子泵浦 PA泵浦
PA泵浦
850nm 551nm绿光 红光
红蓝光
6
在室温下，在氧化物等晶体中也成功地获得了
激光运转，上转换发光效率超过了1％，高达1.4％。
NaYF4: Yb3+，Er3+ 纳米颗粒
最有效的基质材料：NaYF4 常用的敏化剂为：Yb3+ 激活剂通常是：Er3+、Ho3、Tm3+等。 激发光源：近红外连续激光器（980 nm）
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3、镧系掺杂发光纳米微粒的制备方法
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3.1 合成方法
12
3.2 比较常用的几种液相制各方法
1）水热/溶剂热法
稀土上转换发光材料的研究
樊潇 15S007020
主要内容
1
稀土上转换发光材料的发展
2
稀土上转换发光材料的组成
稀（ upconversion nanoparticles ， UCNPs ）
是指材料吸收能量较低的光子时却能够发出较高能量的光子 的材料，或者也可以说是受到某种光激发时，材料可以发射 比激发光波长短的荧光材料。 本质：反Stokes发光。
2）沉淀法 3）溶胶—凝胶法 4）微乳液法
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3.2.1 水热/溶剂热法
在特制的密闭反应容器（如高压 釜）中，以水或有机溶剂作为反应介 质，在高温高压下进行化学反应的一 种方法。
样品的扫描电镜图 a、 55000倍 b、 220000倍
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3.2.2 沉淀法
张俊文等制备的纳米上转换 发光材料Y2O2S：Yb，Er
UCNPs
3
1、稀土上转换发光材料的发展
4
1.1
1959年，Bloembergc用960nm的红外光激发多晶ZnS ， 观察 到了525nm的绿色发光。
1962年，此种现象又在硒化物中得到了进一步的证实。
1966年，法国科学家Auzel在研究钨酸镱钠玻璃时，意外发 现，当基质材料中掺入Yb3+ 离子时，Er
3+、
Ho3+和 Tm3+离子
在红外光激发时，可见发光几乎提高了两个数量级，由此正 式提出了“上转换发光”的概念。
5
1.2
20世纪 90年代初： 在低温下(液氮温度)，掺 杂 Er3+ 后， CaF2 晶体中上转换发光效率高达 25% 。
年份 上转换材料 温度 泵浦 上转换发光
1989 1989 1990
7
1.3
近几年来，纳米材料的小尺寸效应、高比表面
效应、量子效应等优点使纳米材料成为稀土离子上
转换发光领域中一个新的研究热点，尤其是镧系掺
杂发光材料的研究最多 。
大量文献报导了镧系掺杂发光氧化物、复合氧
化物、氟化物等微粒的合成与光谱性能研究。
8
2、镧系掺杂发光纳米微粒的组成
9
2.1 上转换发光材料的组成