合成和Downconversion排放的属性:Nanosheets和纳米管

文摘

氧化镱(Yb₂O₃与不同的欧盟)纳米晶体^{3 +}(1%,2%,5%,和10%)掺杂浓度被温和的水热合成方法,随后由煅烧在700°C。水晶阶段、大小和形态的准备样本的特征x射线衍射(XRD)和透射电子显微镜(TEM)。结果表明,预先埋设Yb₂O₃纳米晶体与表和轻立方相结构。欧盟^{3 +}掺Yb₂O₃纳米晶体是显示有良好的转换(DC)财产和直流发光强度由欧盟可以修改^{3 +}内容。在我们的实验中1%的欧盟^{3 +}掺Yb₂O₃纳米晶体表现出最强的直流获得Yb发光₂O₃纳米晶体。

1。介绍

最近,稀土(RE)掺杂发光材料已经引起了相当大的关注由于他们优秀的应用在光学,生物标记和成像,新光源,催化剂等,由于其独特的性质如窄带光谱,发射单色视觉和明亮的光,更强的光吸收,热化学稳定性好,低生物毒性(1- - - - - -8]。更多的调查主要集中在氟化物由于其独特的优势,如低声子能量和高上转换(加州大学)和直流发光(9,10]。例如,dual-modal (UC / DC)发光已成功通过镧系元素离子掺杂NaGdF (Ln)₄核/壳纳米晶体由陈的集团(11]。除了氟化物,稀土掺杂氧化物与更好的高温热稳定性也吸引了很多利益,它们应用于薄膜,光纤激光器,电容器和精密光学玻璃,等等12- - - - - -16]。陈的集团研究了声子限制对Gd的发光动力学的影响₂O₃:欧盟^{3 +}纳米管和提供异常热化的实验证据14]。此外,稀土氧化物掺杂Ln离子的合成工艺更简单的和可控的17]。例如,结核病₄O₇和Y₂O₃纳米管与开放的结束是由一个简单的水热合成方法,而且不需要添加任何模板(18]。通过一步水热法,水晶阶段,形状,大小和控制这些氧化物可以很容易地获得通过改变溶液的pH值等反应参数,反应温度/时间。因此,直流各种稀土氧化物发光像Ln(欧盟、结核病、Dy)掺杂Y₂O₃、Ce₂O₃和Gd₂O₃已被广泛研究,这些稀土氧化物的重要的应用近年来已报告(19- - - - - -22]。尽管Yb₂O₃也是一个非常有前途的基质材料(23),对欧盟的影响仍缺乏研究^{3 +}掺杂剂对Yb的直流发光₂O₃。

在本文中,我们报告了欧盟的可控合成^{3 +}掺Yb₂O₃nanosheets和立方纳米管结构的一般简单水热焙烧的方法组合。黄色直流发光是显示在395 nm紫外线(UV)激发。此外,直流发光强度可以通过改变欧盟修改^{3 +}内容和发射光谱中观察到,1%的欧盟^{3 +}掺Yb₂O₃纳米晶体发射出的光在我们的实验中最强的直流。

2。实验

2.1。材料

以下化学试剂Yb₂O₃,欧盟₂O₃,HNO₃和氢氧化钠用于合成的欧盟^{3 +}掺Yb₂O₃。其中,Yb₂O₃和欧盟₂O₃纯度为99.99%是购自国药控股化学试剂有限公司分析HNO年级₃和氢氧化钠作为收到没有进一步净化。

2.2。合成的欧盟^{3 +}掺杂稀土氢氧化物/氧化物Nanosheets和纳米管

为了准备欧盟^{3 +}掺Yb₂O₃,我们必须首先准备Yb(没有₃)₃(0.5米)和欧盟(没有₃)₃解散Yb(0.1米)₂O₃和欧盟₂O₃在HNO₃。然后的前身Yb(哦)₃是由混合Yb(没有₃)₃和欧盟(不₃)₃与添加氢氧化钠调节pH值的液体混合物。最后,欧盟^{3 +}掺Yb₂O₃nanosheets和纳米管与欧盟^{3 +}浓度为1、2、5,10%是由煅烧合成在700°C。下面列出的实验细节。

1更易与再保险(没有₃)₃与欧盟(没有设计的浓度₃)₃1、2、5,10%,分别添加到30毫升蒸馏水和液体混合物的pH值是通过添加氢氧化钠溶液调至14。上述混合物被磁力搅拌器搅拌15分钟在室温和胶体降水出现在解决方案。然后混合物转移到50毫升不锈钢衬聚四氟乙烯高压蒸汽和加热在180°C 12 h。好了Yb的₂O₃:欧盟^{3 +}微晶核在容器的底部沉淀。沉淀是被倒出上层液体,然后用去离子水冲洗三次去除杂质等哦⁻,和钠⁺。然后的前身Yb(哦)₃沉淀在60°C 6 h干。最后欧盟不同浓度^{3 +}掺Yb₂O₃这些前体煅烧得到纳米晶体在700°C 3 h。

2.3。特征

水晶阶段的产品是通过使用x射线衍射仪(XRD来识别模型:D / max -γ与Cu-K)α辐射(λ= 1.5406),2θ范围从10°- 80°。产品的微观结构特点是由TEM (jeol - 2100 f)和能量色散x射线能谱(EDS)。直流发射和激发光谱被记录sens - 9000分光光度计使用配备了氙气灯,紫外光源。所有上面的测试在室温下进行。

3所示。结果与讨论

XRD的模式和产品图所示1匹配,所有的衍射峰与标准Yb立方阶段₂O₃结构(JCPDS: 87 - 2374)。没有额外的衍射峰对应于其他杂质相在这个XRD观察模式,表明纯Yb立方阶段₂O₃获得低温(180°C)。

图1

_{2 3} ^{3 +} _{2 3} XRD Yb的模式O欧盟:1%纳米晶体(上)和标准Yb衍射立方阶段O(JCPDS: 87 - 2374,底部比较)。

为了建立欧盟之间的关系^{3 +}掺Yb(哦)₃和Yb₂O₃的大小和形态前体Yb(哦)₃欧盟:1%^{3 +}和Yb₂O₃欧盟:1%^{3 +}分别以TEM。数据2(一个)和2 (b)显示了典型的TEM图像Yb(哦)₃欧盟:1%^{3 +}。作为演示,前兆有两个典型的形状:表和管状结构。煅烧后,Yb₂O₃欧盟:1%^{3 +}介绍了类似的形态(数字2 (c)和2 (d))作为前体氢氧化物。在图的插图映像2 (d)显示了选定区电子衍射(SAED)的单个Yb模式₂O₃欧盟:1%^{3 +}nanosheet,揭示了单个水晶nanosheet性质,能够很容易地与立方相挂钩的结构。此外,如图2(一个)和2 (b),一些床单卷成管状的形状,说明管结构的形成机制与开放结束重合self-rolled模型,这是类似于张的报告(24]。图2 (e)显示了Yb的EDS分析₂O₃:欧盟^{3 +}nanosheets, Yb,欧盟和O除了造成铜铜网格是主要的元素表。因此,欧盟^{3 +}成功纳入Yb吗₂O₃。应该注意的是,Yb的成分₂O₃:欧盟^{3 +}纳米管也分析了EDS配备TEM和也获得了类似的结果与nanosheets(数据没有显示)。

(一)

(b)

(c)

(d)

(e)

(一)
(b)
(c)
(d)
(e)

图2

₃ ^{3 +} ₃ ^{3 +} _{2 3} ^{3 +} _{2 3} ^{3 +} _{2 3} ^{3 +} 2 (d) _{2 3} (一)TEM图像的Yb(哦):欧盟nanosheets;(b)高度放大的TEM图像个人Yb(哦):欧盟nanosheets;(c) TEM Yb的形象O:欧盟nanosheets和纳米管;(d)高度放大个人Yb TEM图像O:欧盟nanosheets和纳米管;(e)对Yb EDS分析O:欧盟nanosheets。图的插图显示了SAED Yb的模式Onanosheets。

在紫外光激发下,直流Yb的发光特性₂O₃:欧盟^{3 +}进行了调查。光致发光激发和发射光谱被记录并显示在图3,Yb的激发光谱₂O₃欧盟:1%^{3 +}监测获得的纳米晶体是在593海里。几个波长的紫外线可以激发发射波长为593纳米,但最强的排放发生在395 nm紫外线。因此,395 nm紫外线是最好的激发波长。与此同时,发射光谱(图3(b))激发下测量在395 nm和八个发射峰记录在470,525,530,574,593 610,651,和660海里,分别是电子跃迁产生的来水平(,= 1 - 4)(6,25]。最强的直流发射中心在593海里(由于电子跃迁来水平),导致黄色发射光。

图3

_{2 3} ^{3 +} Yb (a)光致发光激发光谱O欧盟:1%纳米晶体通过检测排放在593 nm和(b)激发下发射光谱在395海里。

可能为欧盟机械能级图^{3 +}掺Yb₂O₃纳米晶体在395海里注入后如图4(6,25]。激发下在395 nm,欧盟^{3 +}离子可以兴奋从基态到激发态。欧盟激发态^{3 +}离子将非辐射的衰减⁵D₂,⁵D₁和⁵D₀水平,导致相应的蓝色(⁵D₂→⁷F₀),绿色(⁵D₁→⁷F_0、1、3)、黄(⁵D₀→⁷F₁)和红色(⁵D₀→⁷F_2、3、4分别排放。

图4

^{3 +} _{2 3} ^{3 +} 能源计划的欧盟水平在YbO和可能的机械为欧盟的能级图泵后激发395海里。

欧盟的影响^{3 +}集中在直流发光研究相比之下的发射光谱(图5合成Yb的)₂O₃:欧盟X % ()样品。可以看出,最强的直流发光实现欧盟掺杂样品的1%。进一步增加了欧盟^{3 +}内容,直流发光强度降低,这主要归因于浓度猝灭效应(26]。

图5

^{3 +} _{2 3} ^{3 + 3 + 3 + 3 +} 光致发光光谱的不同浓度的欧盟掺YbO(一)欧盟的1%,(b)欧盟的2%欧盟(c) 5%欧盟和(d) 10%通过激发395海里。

4所示。结论

Yb₂O₃:欧盟^{3 +}nanosheets和碳纳米管掺杂不同浓度的欧盟^{3 +}成功合成了一个简单可控的热液作用其次是煅烧在700°C。合成Yb的XRD证明₂O₃:欧盟^{3 +}立方结构。TEM照片显示Yb(哦)₃:欧盟^{3 +}分别与板和管状形态。直流合成Yb的排放₂O₃:欧盟^{3 +}集中在470、525、530、574、593、610、651和660 nm最强的激励下观察395海里。直流可调发射强度调整欧盟的浓度^{3 +}最强,而黄色直流发光强度得到了欧盟的1%^{3 +}。

确认

这项工作是由中国国家自然科学基金(没有。51102202),新世纪优秀人才在大学(ncet - 13 - 0787),专门研究中国高等教育的博士项目基金(没有。20114301120006)和湖南省自然科学基金(jj4056 12号和13 jj1017),教育部的科学基础》(212119)和湖南省级教育部门的科学研究基金(13 b062和YB2012B027)。

引用

1. r·严和李y Ln0“上/下转换^{3 +}再版。₃纳米晶体”,先进功能材料,15卷,不。5,763 - 770年,2005页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
2. b . m .组织“合成和发光的镧系离子在纳米级绝缘主机,“化学材料,10卷,不。10日,2837 - 2845年,1998页。视图:谷歌学术搜索
3. d . t . y . s . Liu涂,h . m .朱、陈x和y,“Lanthanide-doped发光nanoprobes:控制合成、光学光谱,bioapplications,”化学学会评论,42卷,不。16,6924 - 6958年,2013页。视图:谷歌学术搜索
4. p·a·坦纳”,合成和发光nano-insulators掺杂镧系元素离子”纳米科学和纳米技术杂志》上,5卷,不。9日,第1464 - 1455页,2005年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
5. G.-Y。足立和n . Imanaka“二进制稀土氧化物,”化学评论,卷98,不。4、1479 - 1514年,1998页。视图:谷歌学术搜索
6. 刘y, y,问:小h·朱r·李和陈x,”欧盟^{3 +}掺杂KYF₄纳米晶体:合成、电子结构和光学性质,“纳米级,3卷,不。8,3164 - 3169年,2011页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
7. z呗,m .藤井裕久t .长谷川k . Imakita m . Mizuhata和s . Hayashi”有效ultraviolet-blue近红外downconversion Bi-Dy-Yb-doped沸石,”物理学杂志D,44卷,不。45岁的ID 455301条,2011年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
8. m . Bruchez Jr . m . Moronne p .杜松子酒,美国维斯,和a . p . Alivisatos“半导体纳米晶体作为荧光生物标签,”科学,卷281,不。5385年,第2016 - 2013页,1998年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
9. g . Wang和彭问:”NaYF的可调光致发光₄Sr:欧盟纳米晶体^{2 +}共掺”,固态化学杂志》上,卷184,不。1,59 - 63年,2011页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
10. l .王先生和李y”掺镧系元素NaYF的控制合成和发光₄纳米晶体”,化学材料,19卷,不。4、727 - 734年,2007页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
11. d . y . Liu, h·朱r . Li w·罗,和陈x”的策略来实现高效的双模发光的欧盟^{3 +}镧系元素掺杂多功能NaGdF₄纳米晶体”,先进材料,22卷,不。30日,第3271 - 3266页,2010年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
12. s . Ohmi c .小林Kashiwagi, c . Ohshima h . Ishiwara h .自制,”洛杉矶的表征₂O₃和Yb₂O₃薄膜high-k门绝缘子应用程序。”电化学学会》杂志上,卷150,不。7,F134-F140, 2003页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
13. m·c·保罗a . v .基尔'Yanov Yb y . o . Barmenkov et al。。₂O₃LMA掺杂yttrium-alumino-silicate基于纳米粒子的高功率光纤激光器的光纤,”光波技术杂志》,30卷,不。13日,2062 - 2068年,2012页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
14. e . l . Liu, r, g . Liu,陈x的影响声子限制欧盟的发光动力学^{3 +}在Gd₂O₃纳米管。”纳米技术,18卷,不。1,文章ID 015403, 2007。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
15. 张平,y, z . Zhang et al .,“比较毒性nanoparticulate批量Yb /₂O₃和YbCl₃黄瓜(Cucumis巨大),“环境科学与技术,46卷,不。3、1834 - 1841年,2012页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
16. a . Towata m . Sivakumar k . Yasui t . Tuziuti t Kozuka,和y Iida”europium-doped合成氢氧化钇,氧化钇nanosheets,”材料科学杂志,43卷,不。4、1214 - 1219年,2008页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
17. j . x Wang壮族、问:彭和y,“一般的纳米晶体的合成策略,”自然,卷437,不。7055年,第124 - 121页,2005年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
18. Y.-P。方,A.-W。徐,L.-P。你et al .,“水热合成稀土(结核病、Y)氢氧化物和氧化物纳米管,”先进功能材料,13卷,不。12日,第960 - 955页,2003年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
19. d·k·威廉姆斯,比哈尔语,b . m .组织和j·m·迈克海尔”批量单斜欧盟的准备和荧光光谱^{3 +}Y:₂O₃和比较欧盟^{3 +}Y:₂O₃纳米晶体”,物理化学学报B,卷102,不。6,916 - 920年,1998页。视图:谷歌学术搜索
20. a·s·伊万诺娃“物理化学和催化性能的系统基于CeO₂”,动力学和催化,50卷,不。6,797 - 815年,2009页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
21. j·杨,李c, z程et al .,“Size-tailored合成和发光性能的一维Gd₂O₃:欧盟^{3 +}纳米棒和microrods。”物理化学学报C,卷111,不。49岁,18148 - 18154年,2007页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
22. m . Nichkova d . Dosev s . j .哎呀,b . d .吊床和肯尼迪,“微阵列免疫测定使用聚合物封装欧盟phenoxybenzoic酸:Gd₂O₃纳米粒子荧光标签”,分析化学,卷77,不。21日,第6873 - 6864页,2005年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
23. j .丁h .顾p·g·邱et al .,”Yb的创造₂O₃散装Nanoprecipitates通过氧化过程Yb-filled混合物,”《电子材料,42卷,不。3、382 - 388年,2013页。视图:谷歌学术搜索
24. f .张和赵d”统一稀土氟化物(NaMF的合成₄原位)纳米管从他们的氢氧根离子交换[M(哦)₃父母。”ACS Nano,3卷,不。1,第164 - 159页,2009。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
25. 林j . m . Yu, j .方”硅球体伊弗涂上₄:欧盟^{3 +}层通过溶胶-凝胶过程:一个简单的方法来获得球形核壳荧光粉,”化学材料,17卷,不。7,1783 - 1791年,2005页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
26. y . f . Wang, c . s . Lim et al .,“同步相位和大小控制通过镧系元素掺杂的上转换纳米晶体,”自然,卷463,不。7284年,第1065 - 1061页,2010年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索

版权

版权©2013年曹国伟钱学森等。这是一个开放分布式下文章知识共享归属许可,它允许无限制的使用、分配和复制在任何媒介,提供最初的工作是正确引用。