文档介绍：硕士学位论文

均匀核壳结构氟化物纳米晶的制备
与上转换发光研究

SYNTHESIS OF UNIFORM CORE-SHELL
STRUCTURED NANOCRYSTALS AND
RESEARCH UPCONVERSION FLUORESCENT

刘丽欣

哈尔滨工业大学
2010 年 6 月
国内图书分类号: 学校代码:10213
国际图书分类号: 密级:公开

理学硕士学位论文

均匀核壳结构氟化物纳米晶的制备
与上转换发光研究

硕士研究生: 刘丽欣
导师:张治国教授
申请学位级别: 理学硕士
学科、专业: 光学
所在单位:物理系
答辩日期:2010 年 7 月 3 日
授予学位单位: 哈尔滨工业大学
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Dissertation for the Master Degree in Science

SYNTHESIS OF UNIFORM CORE-SHELL
STRUCTURED NANOCRYSTALS AND
RESEARCH UPCONVERSION FLUORESCENT

Candidate: Liu Lixin
Supervisor: Prof. Zhang Zhiguo
Academic Degree Applied for: Master of Science
Specialty: Optics
Affiliation: Department of Physics
Date of Defence: July 3, 2010
Degree-Conferring-Institution: Harbin Institute of Technology
哈尔滨工业大学理学硕士学位论文
摘要
近几十年来,稀土掺杂上转换发光纳米晶由于不受组织自体荧光干扰、
组织穿透深度深等优点,在生物荧光标记和生物成像等方面有很大的应用潜
力。制备形貌可控的纳米晶以及提高其上转换效率还有待研究,所以本文就
研究单分散、小尺寸、粒径均一、形状规则的稀土掺杂NaYF4纳米晶的合成
工艺及通过核壳结构提高其上转换发光效率两方面工作进行展开。
利用水热方法和油热方法分别制备了NaGdF4:Yb20%,Ho2%和NaYF4:Yb
20%,Er,Tm2%立方相纳米晶。在此基础上,分别制备了不同壳层的核壳结构
纳米晶NaGdF4:Yb20%,Ho2% /NaYxGd(1-x)F4(x = 0,,,1)和 NaYF4:Yb
20%,Er,Tm2%/NaYxYb(1-x)F4(x = 0,,,1)。通过探测上转换荧光光
谱,发现核壳结构纳米晶可以减少激活离子的无辐射弛豫过程,具有更高的
发光效率。讨论了壳层中Gd3+或Yb3+离子的掺杂浓度对发光效率的影响。
改进了一种操作简单、经济、环保的热溶剂合成方法。通过改变反应时
间和控制表面活性剂油酸的掺杂量制备出单分散、小尺寸、粒径均匀、不同
形状的NaYF4:Yb20%,Er2%六角相纳米晶。通过透射电子显微镜照片观察样
品形貌,发现在反应时间相同的条件下,表面活性剂的掺杂浓度越大,纳米
晶形貌越趋于圆形并且生长速度越慢。
利用上述热溶剂方法制备了单分散、壳层厚度均匀的NaYF4:Yb20%,Er2%
/NaYxYb(1-x) F4(x = 0,1)核壳结构纳米晶。通过测试上转换荧光光谱和时
间分辨光谱,发现包壳前后纳米晶的光谱分支比发生变化,并且与裸核纳米
晶相比,核壳结构纳米晶的红外能级寿命延长了倍左右,分析表明已成
功的通过核壳结构减少了无辐射驰豫过程,提高了上转换效率。并且壳层中
的敏化剂Yb3+离子能够作用于核中的激活离子,进一步提高了其上转换效率。

关键词:氟化物纳米晶;合成方法;核壳结构;荧光增强
-I-
哈尔滨工业大学理学硕士学位论文
Abstract
In the last decades, considerable attention has been attract to the rare earth
ion doped upconversion nanocrystals for the wide potential application in the field
of biolabel,