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高性能宽谱上转换成像发光二极管性能优化
1
作者 韩尚杰 王屹 +3 位作者 王汉斌 杨宁 楚卫东 白鹏 《太赫兹科学与电子信息学报》 2024年第10期1094-1103,共10页
高性能宽谱上转换成像器件在医疗、食品安全、无损检测和国家安全等领域中发挥着重要作用,但现有半导体上转换器件因探测范围窄、上转换效率低而受到限制。为实现更宽谱和高效的上转换,本文通过优化LED结构,显著提升了棘轮上转换器件的... 高性能宽谱上转换成像器件在医疗、食品安全、无损检测和国家安全等领域中发挥着重要作用,但现有半导体上转换器件因探测范围窄、上转换效率低而受到限制。为实现更宽谱和高效的上转换,本文通过优化LED结构,显著提升了棘轮上转换器件的性能。改进后的LED发光效率提升了2个数量级,μA量级的驱动电流下即可开启发光,发光光谱更接近规则洛伦兹线型,器件整体面发光均匀性也显著提升。研究明确了性能优化原则,并为未来上转换器件的改进提供了参考方向。 展开更多
关键词 上转换成像 THz探测 宽谱探测 LED发光 棘轮探测器 上转换效率
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上转换荧光纳米材料在健康安全领域中的研究进展
2
作者 龙倩 文艳清 胡晞 《中国设备工程》 2024年第17期261-263,共3页
稀土元素掺杂上转换纳米材料(UCNPs)作为新兴一代的荧光纳米探针,具备高的发光强度、窄的发射带、好的化学稳定性,对分析物伤害小和好的光稳定性,特别是能消除背景干扰和消除激发光的散射,从而可以提高信噪比和增加了检测灵敏度,近年来... 稀土元素掺杂上转换纳米材料(UCNPs)作为新兴一代的荧光纳米探针,具备高的发光强度、窄的发射带、好的化学稳定性,对分析物伤害小和好的光稳定性,特别是能消除背景干扰和消除激发光的散射,从而可以提高信噪比和增加了检测灵敏度,近年来,在健康安全领域的研究和应用获得了广泛的关注。本文重点综述了UCNPs对健康安全领域中金属阳离子、阴离子、中性分子、有机化合物和生物大分子等分析检测的最新研究成果及进展,展望了UCNPs进一步的研究开发及应用。 展开更多
关键词 上转换荧光 纳米材料 健康 安全
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荧光共振能量转移上转换适配体探针法检测牛奶中的痕量氯霉素
3
作者 李琰 刘欣欣 《分析科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期255-262,共8页
本研究合成了亲水性稀土掺杂的上转换荧光纳米颗粒(UCNPs)作为荧光能量的供体,金纳米颗粒(AuNPs)作为荧光能量的受体,基于荧光共振能量转移(FRET)体系,建立了检测痕量氯霉素(CAP)的适配体探针方法。UCNPs在波长980 nm激发下,在波长547 n... 本研究合成了亲水性稀土掺杂的上转换荧光纳米颗粒(UCNPs)作为荧光能量的供体,金纳米颗粒(AuNPs)作为荧光能量的受体,基于荧光共振能量转移(FRET)体系,建立了检测痕量氯霉素(CAP)的适配体探针方法。UCNPs在波长980 nm激发下,在波长547 nm处有特征发射光。柠檬酸钠还原法制备的AuNPs在波长519 nm处有吸收峰。UCNPs通过链霉亲和素-生物素放大系统连接CAP适配体,形成荧光供体探针(UCNPs-apt),AuNPs与修饰巯基的CAP互补链连接,形成荧光受体探针(AuNPs-cDNA)。由于适配体和cDNA的碱基互补配对,发生FRET导致UCNPs荧光猝灭,加入CAP后部分荧光恢复。在最优的检测条件下,CAP浓度与荧光恢复值具有良好的线性关系,线性范围为0.01~10 ng/mL,检测限为5 pg/mL。采用本方法对牛奶样品进行加标回收实验,回收率在93.5%~99.4%之间,相对标准偏差为1.18%~2.84%。该方法具有简单、特异性强、灵敏度高、抗荧光背景干扰能力强等特点。 展开更多
关键词 上转换荧光纳米材料 金纳米颗粒 荧光共振能量转移 氯霉素 适配体
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棒状结构NaGdF_(4):Yb^(3+),Er^(3+)上转换发光性能的研究
4
作者 李鑫 李玉峰 +1 位作者 张栋梁 王觅堂 《功能材料》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期1130-1140,共11页
以乙二胺四乙酸二钠(EDTD-2Na)为螯合剂,采用水热法合成了棒状结构的NaGdF_(4):Yb^(3+),Er^(3+)纳米粉末。分别借助X射线衍射(XRD)、荧光光谱仪(PL)和扫描显微镜(SEM)对其晶体结构、发光强度和表面形貌进行分析和表征。探究了稀土前驱... 以乙二胺四乙酸二钠(EDTD-2Na)为螯合剂,采用水热法合成了棒状结构的NaGdF_(4):Yb^(3+),Er^(3+)纳米粉末。分别借助X射线衍射(XRD)、荧光光谱仪(PL)和扫描显微镜(SEM)对其晶体结构、发光强度和表面形貌进行分析和表征。探究了稀土前驱体、水热温度和水热时间的实验条件对NaGdF_(4):Yb^(3+),Er^(3+)纳米粉末上转换发光强度的影响;研究了氟源和钠源对NaGdF_(4):Yb^(3+),Er^(3+)晶体形貌和上转换发光强度的改善;同时,采用煅烧处理的方法,进一步探究样品的形貌和发光强度收到的影响。实验结果表明NH4F与NaOH作为氟源和钠源及200℃煅烧1 h得到的棒状结构NaGdF_(4):Yb^(3+),Er^(3+)的发光强度最好,色坐标(CIE)绿色发光强度从84%提升到94.88%。 展开更多
关键词 NaGdF_(4):Yb^(3+) Er^(3+) 上转换发光 稀土氯化物 棒状结构 发光纯度
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上转换荧光纳米材料在重金属检测中的应用
5
作者 龙倩 文艳清 胡晞 《造纸装备及材料》 2024年第4期64-66,共3页
文章探讨了上转换荧光纳米材料在重金属检测领域的创新应用。上转换纳米材料凭借其独特的光学特性,如抗光漂白性、高稳定性、窄发射带宽及通过能级转换和能量传递实现的信号增强效应,展现出其在重金属离子高灵敏、高选择性检测方面的显... 文章探讨了上转换荧光纳米材料在重金属检测领域的创新应用。上转换纳米材料凭借其独特的光学特性,如抗光漂白性、高稳定性、窄发射带宽及通过能级转换和能量传递实现的信号增强效应,展现出其在重金属离子高灵敏、高选择性检测方面的显著优势。此类材料成功实现了对重金属离子的特异性识别与捕获,尤其适合在复杂环境和生物组织深层进行准确检测。实例研究表明,上转换纳米探针在痕量重金属检测中表现出了优越的稳定性和重复使用性。 展开更多
关键词 上转换荧光纳米材料 重金属检测 选择性识别
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稀土上转换发光材料的设计及在光动力治疗中的应用研究进展 被引量：1
6
作者 甘晓明 苏玉仙 +4 位作者 应文伟 王建峰 刘力 周晓峰 温世鹏 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期95-106,共12页
作为一种新兴的无创治疗方法,光动力治疗在癌症治疗方面具有副作用小、累积毒性小、有效杀伤肿瘤以及精准的靶向治疗而不损伤邻近组织等优势,是理想的癌症治疗方法之一。本文首先简要概括了光动力治疗的机理、基本要素以及细胞作用机制... 作为一种新兴的无创治疗方法,光动力治疗在癌症治疗方面具有副作用小、累积毒性小、有效杀伤肿瘤以及精准的靶向治疗而不损伤邻近组织等优势,是理想的癌症治疗方法之一。本文首先简要概括了光动力治疗的机理、基本要素以及细胞作用机制,讨论了稀土上转化发光材料的设计特点以及光动力治疗对上转化发光材料的要求,进一步详述了上转换发光纳米材料、光敏剂以及靶向体的材料结合方式和应用效果,最后综述了光动力治疗和放疗、化疗及光热治疗相结合的协同治疗的进展。 展开更多
关键词 光动力治疗 稀土上转换发光材料 光敏剂 癌症治疗
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掺杂Li^(+)的NaGdF_(4)∶Yb^(3+)/Eu^(3+)上转换发光增强及防伪应用 被引量：1
7
作者 王翀 任仲翾 +1 位作者 李冬冬 佘江波 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期497-503,共7页
稀土发光材料由于其良好的上转换发光性能已经逐渐成为荧光防伪领域的研究热点。首先采用水热法合成了一系列不同Li^(+)掺杂浓度的NaGdF_(4)∶Yb^(3+)/Eu^(3+)晶体,利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、上转换发射光谱测试等表征... 稀土发光材料由于其良好的上转换发光性能已经逐渐成为荧光防伪领域的研究热点。首先采用水热法合成了一系列不同Li^(+)掺杂浓度的NaGdF_(4)∶Yb^(3+)/Eu^(3+)晶体,利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、上转换发射光谱测试等表征方法,对样品的形貌、尺寸和上转换发光性能进行了分析,并选择发光强度和效果最好的晶体应用于防伪识别。实验结果表明,NaGdF_(4)∶Yb^(3+)/Eu^(3+)/Li^(+)的XRD衍射图谱与标准六方相NaGdF4的衍射峰一致,衍射峰尖锐且没有杂峰,证明合成了高纯度高结晶度的NaGdF4∶Yb^(3+)/Eu^(3+)/Li^(+)晶体。晶体的SEM图可以看出生成的样品为纯六方相,分布均匀,无团聚现象。共掺Yb^(3+)/Eu^(3+)/Li^(+)对晶体的结构、形貌、尺寸几乎没有影响。从上转换发射光谱可以看出,15 mol%Li^(+)掺杂的NaGdF4∶Yb^(3+)/Eu^(3+)晶体绿色发光强度是未掺杂Li^(+)的样品的6倍。考察了980 nm激光器的功率变化对未掺杂Li^(+)以及掺杂15 mol%Li^(+)样品的上转换发光性能的影响,发现随着激发功率从0.8 W增加到2.2 W的过程中,上转换发光强度逐渐增强。拟合后得到样品上转换过程中的所需光子数n值接近于2,为双光子发光过程。对NaGdF4∶Yb/Eu/Li进行了荧光寿命测试,5D_(1)能级的荧光寿命是未掺杂的1.4倍。最后,将形貌均匀、发光强度强的NaGdF_(4)∶0.2Yb/0.02Eu/0.15Li制成防伪油墨,通过丝网印刷技术在纸张、玻璃、塑料等材料上印刷荧光防伪图案。在980 nm激光的泵浦下,防伪图案发出明亮的绿光。在自然环境下,纸张上的防伪图案有很好的隐蔽性。图案中的“safe”字样长度为5.5 mm,字母间距为0.5 mm,在980 nm激光的泵浦下,仍然可以分辨清楚。将印制有防伪图案的塑料暴露在室外自然环境下一个月,图案没有明显改变。表明NaGdF_(4)∶0.2Yb/0.02Eu/0.15Li制成的防伪图案分辨率高,易于识别,受环境影响小,在防伪识别方面具有良好的应用前景。 展开更多
关键词 上转换发光 稀土掺杂 荧光光谱 防伪识别 丝网印刷
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基于上转换纳米材料的免疫检测技术应用
8
作者 黄惠威 李丽华 +3 位作者 罗林 沈玉栋 雷红涛 徐振林 《生物化学与生物物理进展》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2024年第2期355-368,共14页
免疫分析法具有简便、快速、准确等特点,广泛应用于医学、食品、环境等领域检测,将免疫分析方法与纳米材料相结合可以提高免疫分析的性能。与传统纳米材料相比,上转换纳米颗粒(upconversion nanoparticles,UCNPs)具有光稳定性好、发光... 免疫分析法具有简便、快速、准确等特点,广泛应用于医学、食品、环境等领域检测,将免疫分析方法与纳米材料相结合可以提高免疫分析的性能。与传统纳米材料相比,上转换纳米颗粒(upconversion nanoparticles,UCNPs)具有光稳定性好、发光寿命长和狭窄及可调整的发射带等优秀的光学性质,与免疫分析相结合可显著降低背景噪声,提高分析灵敏度。本文简要介绍了UCNPs的发光机制,对UCNPs的合成和表面修饰方法进行了总结,并详细论述荧光共振能量转移、内滤效应、磁分离技术、上转化连接免疫吸附技术和上转换免疫层析技术五种基于UCNPs的免疫检测技术,最后对该技术所面临的挑战和前景进行总结和展望,以期为UCNPs免疫检测技术的发展提供理论指导。 展开更多
关键词 上转换纳米颗粒 合成方法 表面修饰方法 免疫检测技术
原文传递
基于阳极氧化铝模板增强NaYF4:Yb^(3+)/Er^(3+)上转换发光研究
9
作者 慕立鹏 周姚 +3 位作者 赵建行 王丽 蒋礼 周见红 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期284-290,共7页
采用共沉淀法制备了Yb^(3+)/Er^(3+)共掺杂的稀土掺杂上转换纳米晶.并对样品的相结构和形貌进行表征.结果表明:制备的NaYF_(4):Yb^(3+),Er^(3+)具有六方晶相,形貌均一.利用两步阳极氧化法制备了阳极氧化铝模板.通过扫描电子显微镜对样... 采用共沉淀法制备了Yb^(3+)/Er^(3+)共掺杂的稀土掺杂上转换纳米晶.并对样品的相结构和形貌进行表征.结果表明:制备的NaYF_(4):Yb^(3+),Er^(3+)具有六方晶相,形貌均一.利用两步阳极氧化法制备了阳极氧化铝模板.通过扫描电子显微镜对样品形貌进行表征,结果表明:制备的阳极氧化铝模板周期性良好,孔径均一.在近红外980 nm激发下,阳极氧化铝模板实现了对上转换纳米晶发光强度的增强,使NaYF_(4):Yb^(3+),Er^(3+)的红绿光发射强度分别增强了4.4倍和9.0倍.运用时域有限差分法探究其增强机制,结果表明主要增强机制为阳极氧化铝模板的局域表面等离子共振效应.接着探究了不同入射角度下模板的发光强度,发现随着入射角度的增大,上转换纳米晶红绿光的发光强度均先减小后增大.本研究为上转换纳米晶在防伪领域和太阳能电池领域的应用提供了参考. 展开更多
关键词 上转换发光 阳极氧化铝 局域表面等离子共振 时域有限差分法
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基于稀土上转换纳米粒子传感器的构建及其在食品添加剂检测中的应用
10
作者 张璇 王雅森 +2 位作者 温娜 吕海霞 李宝铭 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期2459-2466,共8页
稀土上转换纳米粒子(UCNPs)因其具有毒性小、化学稳定性好和背景荧光低等优点被用于构建荧光纳米传感器。通过溶剂热法制备核壳UCNPs,采用柠檬酸钠对其进行表面配体交换得到水溶性核壳UCNPs(Cit-CS-UCNPs),以Cit-CS-UCNPs作为荧光传感... 稀土上转换纳米粒子(UCNPs)因其具有毒性小、化学稳定性好和背景荧光低等优点被用于构建荧光纳米传感器。通过溶剂热法制备核壳UCNPs,采用柠檬酸钠对其进行表面配体交换得到水溶性核壳UCNPs(Cit-CS-UCNPs),以Cit-CS-UCNPs作为荧光传感器的能量供体,二氧化锰(MnO_(2))纳米片作为荧光传感器的能量受体,采用荧光共振能量转移(FRET)机理,构建了一种用于食品添加剂二氧化氢(H_(2)O_(2))和叔丁基对苯二酚(TBHQ)检测的荧光纳米传感器(Cit-CS-UCNPs-MnO_(2))。通过扫描电镜(SEM)、荧光光谱和紫外可见吸收光谱(UV-Vis)等分析测试手段对制备的纳米材料的形貌结构和性能进行表征。考察了猝灭剂浓度、孵育温度及孵育时间等实验条件对荧光传感体系检测性能的影响。荧光光谱和UV-Vis实验结果表明,Cit-CS-UCNPs最大发射峰位于654nm,Cit-CS-UCNPs与MnO_(2)结合后,核壳UCNPs发生荧光猝灭,当存在H_(2)O_(2)时,Cit-CS-UCNPs的荧光恢复,说明在此波段H_(2)O_(2)与MnO_(2)纳米片发生氧化还原反应,MnO_(2)纳米片被还原成Mn^(2+),逐渐从Cit-CS-UCNPs的表面解离下来;存在TBHQ时,Cit-CS-UCNPs-MnO_(2)与TBHQ体系峰位与TBHQ偏移到253nm,为TBHQ与MnO_(2)纳米片发生氧化还原反应,使得Cit-CS-UCNPs-MnO_(2)体系中FRET效应减弱,荧光强度回升。SEM结果表明,MnO_(2)纳米片均匀包覆在Cit-CS-UCNPs的周围,在水中仍可保持良好的分散性,表明MnO_(2)纳米片修饰到Cit-CS-UCNPs表面。对猝灭剂高锰酸钾(KMnO4)的浓度进行了优化。结果表明,当KMnO4浓度为10mol·L^(-1)时,猝灭效率可达90%。对检测条件进行优化,结果表明H_(2)O_(2)的检测孵育时间为25min时,MnO_(2)和H_(2)O_(2)之间氧化还原反应基本完全,Cit-CS-UCNPs-MnO_(2)荧光恢复值最大;TBHQ的检测孵育时间为30min。在最佳实验条件下,Cit-CS-UCNPs-MnO_(2)的荧光强度变化比率与H_(2)O_(2)浓度(0~1000μmol·L^(-1))及TBHQ浓度(0~0.6 mmol·L^(-1))分别具有良好的线性关系。保持最佳实验条件,选取食品中存在的代表性金属离子(如K+、Na+、Ca^(2+)和Mg^(2+))和常见的食品添加剂苯甲酸(BA)、D-葡萄糖(Glu)、山梨酸钾(PS)、蔗糖(Suc)、纳他霉素(Nat)和肌醇(Ino)作为研究对象进行选择性测试,发现与H_(2)O_(2)相比,Cit-CS-UCNPs-MnO_(2)对其他添加物质没有强烈的反应,传感器整体荧光信号波动不大,因此Cit-CS-UCNPs-MnO_(2)对H_(2)O_(2)和TBHQ可进行特异性检测。 展开更多
关键词 上转换纳米粒子 核壳结构 荧光纳米传感器
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基于啁啾极化晶体的中红外上转换成像研究
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作者 韩赵其智 葛正 +2 位作者 王小骅 周志远 史保森 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2024年第3期52-60,共9页
将物体辐射或反射的中红外波段光转换到可见光区域、再利用高性能的硅基器件探测是一种有效的目标识别手段,规避了传统半导体中红外探测器在灵敏度、深制冷和噪声等性能方面的不足。文中利用啁啾极化的非线性晶体,在强连续泵浦光作用下... 将物体辐射或反射的中红外波段光转换到可见光区域、再利用高性能的硅基器件探测是一种有效的目标识别手段,规避了传统半导体中红外探测器在灵敏度、深制冷和噪声等性能方面的不足。文中利用啁啾极化的非线性晶体,在强连续泵浦光作用下,将中红外波段的光场信息高效、高保真地迁移到可见光域进行探测。通过建立简单的物理模型,理论上讨论了啁啾极化晶体参数对上转换成像性能的影响,并进行了数值仿真;通过实验进一步研究了啁啾晶体上转换方法在转换带宽、成像视场等成像关键参数上的优势,实验结果与理论计算值吻合较好。通过上转换方法,演示了相干光与非相干光照明条件下目标探测,实现了相干光照明下的光学边缘增强成像和非相干照明下的热辐射目标识别。这一工作对基于啁啾晶体的上转换成像系统的理解、设计和实际应用具有重要参考价值。 展开更多
关键词 中红外成像 上转换 啁啾极化晶体 带宽 效率
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高效稀土上转换纳米晶体合成
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作者 王睿 梁高林 《东南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期981-989,共9页
详细介绍了上转换纳米晶体的主要合成方法及其优缺点.共沉淀法具有产率高、易大规模制备等优点,但后续需要煅烧结晶,晶体形貌控制较差.水热/溶剂热法能够制备结晶性良好、尺寸均一的纳米晶体,但其发光性能的可调控性相对较差.热分解法... 详细介绍了上转换纳米晶体的主要合成方法及其优缺点.共沉淀法具有产率高、易大规模制备等优点,但后续需要煅烧结晶,晶体形貌控制较差.水热/溶剂热法能够制备结晶性良好、尺寸均一的纳米晶体,但其发光性能的可调控性相对较差.热分解法能够获得粒径均一的纳米晶体,但需要使用预先制备的金属前驱体.晶种介导的高温生长法和阳离子交换法均可优化晶体的形貌与功能,易获得尺寸分布均一、光学性能优异的上转换纳米晶体.通过主体材料优化、纳米晶体结构设计和仿真设计指导等方法,可以有效提高纳米晶体的发光效率,优化后合成的纳米晶体在生物成像和疾病诊断中展示出良好的应用前景. 展开更多
关键词 上转换纳米晶体 发光性能优化 纳米晶体合成 水热法 阳离子交换法
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上转换发光纳米材料对钙钛矿太阳能电池迟滞效应和离子迁移动力学的影响
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作者 于嫚 高荣耀 +1 位作者 秦玉军 艾希成 《无机材料学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期359-366,I0001,I0002,共10页
迟滞效应是影响钙钛矿太阳能电池性能和稳定性的重要问题,离子迁移和由此产生的界面离子积累是引起迟滞效应最重要的原因之一。本研究采用上转换发光纳米材料(Upconversion Luminescent Nanoparticles,UCNP)修饰电子传输层/钙钛矿活性... 迟滞效应是影响钙钛矿太阳能电池性能和稳定性的重要问题,离子迁移和由此产生的界面离子积累是引起迟滞效应最重要的原因之一。本研究采用上转换发光纳米材料(Upconversion Luminescent Nanoparticles,UCNP)修饰电子传输层/钙钛矿活性层的界面及本征钙钛矿活性层,系统探究了UCNP对钙钛矿的形貌、结构、光谱/光电性能和离子迁移动力学的影响。结果表明:钙钛矿活性层经过UCNP修饰后器件的光电转换效率(Power Conversion Efficiency,PCE)最佳(16.27%),而且迟滞因子(Hysteresis Factor,HF)得到显著改善(0.05)。进一步采用回路切换瞬态光电技术系统探究了钙钛矿太阳能电池不受光生载流子干扰的离子迁移动力学过程,证明UCNP在光电转换过程中起到抑制离子累积和迁移的双重作用:一方面UCNP可以形成阻隔层,阻碍离子累积;另一方面,UCNP可以在退火过程中进入到钙钛矿体相晶界处,阻碍离子迁移,使恢复电压从0.43 V降低到0.28 V。极化诱导缺陷态模型解释了离子-载流子相互作用机制,阐释了UCNP抑制钙钛矿光伏器件迟滞效应的机理。本研究可以为调控钙钛矿太阳能电池迟滞提供一种有效的解决方案。 展开更多
关键词 上转换发光纳米材料 钙钛矿太阳能电池 迟滞效应 离子迁移
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Lu^(3+)掺杂Na_(5)Y_(9)F_(32)∶Ho^(3+)/Yb^(3+)/Ce^(3+)单晶体的增强红色上转换发光与光学温度传感性能
14
作者 徐义松 方立志 +2 位作者 夏海平 周雄 宋宏伟 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期1104-1113,共10页
采用密封的坩埚下降法技术生长了一系列Lu^(3+)(摩尔分数0、0.6%、1.2%、1.8%)掺杂Na_(5)Y_(9)F_(32)∶Ho^(3+)/Yb^(3+)/Ce^(3+)单晶体。在980 nm LD激发下,观察到单晶体的绿光543 nm(^(5)S_(2)/^(5)F_(4)→^(5)I_(8))、红光656 nm(^(5)... 采用密封的坩埚下降法技术生长了一系列Lu^(3+)(摩尔分数0、0.6%、1.2%、1.8%)掺杂Na_(5)Y_(9)F_(32)∶Ho^(3+)/Yb^(3+)/Ce^(3+)单晶体。在980 nm LD激发下,观察到单晶体的绿光543 nm(^(5)S_(2)/^(5)F_(4)→^(5)I_(8))、红光656 nm(^(5)F_(5)→^(5)I_(8))以及近红外750 nm(^(5)S_(2)/^(5)F4→^(5)I_(7))上转换发光。从上转换发光强度随激发光强度的变化情况,确定了543 nm、656 nm与750 nm的发光为双光子跃迁过程。研究了Lu^(3+)离子掺杂浓度对其发光强度与荧光寿命的影响情况,随着Lu^(3+)掺杂浓度从0增加到1.8%,单晶体中的656 nm红光逐步增强,543 nm绿光与750 nm近红外光随之减弱,红绿光强度比从0.01增加到了1.55,而543 nm荧光寿命从1.29 ms降低至0.99 ms。Lu^(3+)离子的掺入取代Y^(3+)晶格位,改变了单晶体的局域场环境,导致上转换发光强度的变化。基于随温度变化的上转换红光656 nm(^(5)F5→^(5)I8)与绿光543 nm(^(5)S_(2)/^(5)F4→^(5)I8)的发光强度变化,研究了1.8%Lu^(3+)掺杂Na_(5)Y_(9)F_(32)∶Ho^(3+)/Yb^(3+)/Ce^(3+)单晶体在298~448 K范围内的绝对灵敏度和相对灵敏度最大值分别为0.242%·K^(-1)和0.217%·K^(-1)。 展开更多
关键词 Na_(5)Y_(9)F_(32)单晶 增强上转换红光 Ho^(3+)/Yb^(3+)/Ce^(3+) 光学温度传感 能量转移
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基于高温HF/H_(2)法的YF_(3)∶Yb^(3+),Er^(3+)上转换发光性能增强研究
15
作者 李翰 宋昱龙 +2 位作者 姜迪 汤睿 钱渊 《化工新型材料》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期99-103,共5页
近年来,稀土材料因其独特的上转换光致发光特性备受关注。采用共沉淀法制备了掺杂Yb^(3+)和Er^(3+)的YF_(3)上转换发光材料。为了提高晶体结晶度和消除氧杂质的影响,采用500℃高温和HF/H_(2)气氛进行脱水除氧处理。通过X射线衍射(XRD)... 近年来,稀土材料因其独特的上转换光致发光特性备受关注。采用共沉淀法制备了掺杂Yb^(3+)和Er^(3+)的YF_(3)上转换发光材料。为了提高晶体结晶度和消除氧杂质的影响,采用500℃高温和HF/H_(2)气氛进行脱水除氧处理。通过X射线衍射(XRD)、氧分析仪、红外吸收光谱和荧光光谱等手段进行全面表征。结果表明:经过HF/H_(2)气氛高温脱氧处理的样品具有更高的结晶度和更优异的发光性能,表现出更高的量子产率。揭示了氧杂质对YF_(3)∶Yb^(3+),Er^(3+)上转换发光材料性能的负面影响,而采用高温HF/H_(2)气氛处理是提高发光性能的有效途径,为类似发光材料的研究提供了新思路。 展开更多
关键词 上转换发光 氧杂质 氟化钇 脱水除氧 稀土掺杂
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稀土上转换光催化剂的研究进展
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作者 王赵鹏 曾金 +1 位作者 高艳 王春英 《人工晶体学报》 北大核心 2024年第1期51-57,共7页
稀土具有的上转换(UC)发光性能为光催化剂的发展拓宽了方向。基于稀土元素掺杂改性和稀土上转换剂复合两种功能均能体现稀土上转换性能在光催化领域的研究和应用价值,论文从以上两个方面综述稀土上转换光催化剂的研究进展。具有上转换... 稀土具有的上转换(UC)发光性能为光催化剂的发展拓宽了方向。基于稀土元素掺杂改性和稀土上转换剂复合两种功能均能体现稀土上转换性能在光催化领域的研究和应用价值,论文从以上两个方面综述稀土上转换光催化剂的研究进展。具有上转换性能的稀土元素主要有Er、Yb、Tm、Ho、Tb等,其中Yb常作为敏化剂,Er因其高效、绿色的发光性能而研究应用最为广泛。根据基质组分不同,稀土上转换剂可分为稀土氟化物、稀土卤氧化物、稀土氧化物或复合氧化物三类,其中以NaYF_(4)等的研究较为突出。UC材料研究拓宽了光催化剂在紫外-可见-红外的全光谱响应,但由于其量子效率相对较低,UC材料的构建及研究仍需要进一步深入,本文旨在为相关人员在该领域的研究提供启发和帮助。 展开更多
关键词 稀土元素 光催化 上转换 异质结 核壳结构 NaYF_(4)
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稀土掺杂上转换纳米材料在金属离子检测领域中的应用
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作者 白安琪 彭孔浩 +5 位作者 王子昂 陈廷相 罗利霞 张凌燕 李淑荣 孟佩俊 《现代化工》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期27-31,38,共6页
重点综述了基于稀土掺杂上转换纳米材料(REEs-UCNPs)构建荧光共振能量转移(FRET)体系或发光共振能量转移(LRET)体系来实现对金属离子定量分析检测的研究进展,并对REEs-UCNPs在生物医学、卫生分析和环境检测等领域应用的未来发展趋势进... 重点综述了基于稀土掺杂上转换纳米材料(REEs-UCNPs)构建荧光共振能量转移(FRET)体系或发光共振能量转移(LRET)体系来实现对金属离子定量分析检测的研究进展,并对REEs-UCNPs在生物医学、卫生分析和环境检测等领域应用的未来发展趋势进行了展望。 展开更多
关键词 稀土掺杂上转换纳米材料 金属离子 分析检测
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高热稳定CaGdAlO_(4)∶Er^(3+)/Yb^(3+)荧光粉的上转换发光及其温度传感性能
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作者 李玉强 杨健 +4 位作者 王帅 郑基源 赵炎 周恒为 刘玉学 《人工晶体学报》 CAS 北大核心 2024年第4期649-655,共7页
获得具有良好热稳定性和发光性能的非接触式光学温度传感材料是目前的研究热点之一,本工作通过高温固相法制备了Er^(3+)/Yb^(3+)共掺CaGdAlO_(4)∶Er_(x),Yb_(0.10)(x=0.006、0.008、0.010、0.012、0.014)荧光粉,尺寸大小分布在0.6~4.2... 获得具有良好热稳定性和发光性能的非接触式光学温度传感材料是目前的研究热点之一,本工作通过高温固相法制备了Er^(3+)/Yb^(3+)共掺CaGdAlO_(4)∶Er_(x),Yb_(0.10)(x=0.006、0.008、0.010、0.012、0.014)荧光粉,尺寸大小分布在0.6~4.2μm。在980 nm激光激发下,该荧光粉在500~700 nm发射谱由两个发射带组成,528和550 nm处两个较强的绿光发射带,归属于Er^(3+)的^(2)H_(11/2)→^(4)I_(15/2)、^(4)S_(3/2)→^(4)I_(15/2)能级跃迁,663 nm处较弱的红光发射带,归属于Er^(3+)的^(4)F_(9/2)→^(4)I_(15/2)能级跃迁。上转换发光强度最大组分为CaGdAlO_(4)∶Er_(0.010),Yb_(0.10)。300~573 K变温发射谱表明,基于荧光强度比FIR_(528/550)参数,温度传感绝对灵敏度S_(A)从44.4×10^(-4) K^(-1)(@300 K)先增大到52.0×10^(-4) K^(-1)(@445 K)随后减小到49.0×10^(-4) K^(-1)(@573 K)。相对灵敏度S_(R)则从0.95×10^(-2) K^(-1)(@300 K)单调减小到0.27×10^(-2) K^(-1)(@573 K)。冷热循环实验表明该材料的热重复性优于98%。结果表明,CaGdAlO_(4)∶Er_(0.010),Yb_(0.10)荧光粉在光学温度传感领域具有潜在的应用前景。 展开更多
关键词 稀土离子 荧光粉 Er^(3+)/Yb^(3+)共掺 上转换 荧光强度比 温度传感 高温固相法
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基于稀土掺杂上转换纳米材料NaYF_(4):Yb,Er@TGA直接对金属离子进行定量分析的方法探究
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作者 白安琪 彭孔浩 +5 位作者 罗利霞 崔茹慧 岳晓梅 李淑荣 冀华 孟佩俊 《包头医学院学报》 CAS 2024年第1期91-96,共6页
目的:基于荧光猝灭或增强机制,构建稀土掺杂上转换纳米材料NaYF_(4):Yb,Er@TGA直接对金属离子进行定量分析的方法,实现对金属离子快速、准确、灵敏检测。方法:通过溶剂热法制备出性能优良的稀土掺杂上转换纳米材料NaYF_(4):Yb,Er@TGA,... 目的:基于荧光猝灭或增强机制,构建稀土掺杂上转换纳米材料NaYF_(4):Yb,Er@TGA直接对金属离子进行定量分析的方法,实现对金属离子快速、准确、灵敏检测。方法:通过溶剂热法制备出性能优良的稀土掺杂上转换纳米材料NaYF_(4):Yb,Er@TGA,并对其进行表征;通过测量14种常见的金属离子对NaYF_(4):Yb,Er@TGA荧光强度的影响,筛选能够引起NaYF_(4):Yb,Er@TGA荧光强度增强或下降,且与金属离子浓度呈线性关系的金属离子类型,进而建立检测新方法。结果:金属离子Mg^(2+)、Fe^(3+)分别在浓度范围为0~7.00μg/mL、0~6.00μg/mL与NaYF_(4):Yb,Er@TGA的荧光强度呈现良好的线性关系,其标准曲线方程的线性系数分别为0.9924、0.9982,检出限分别为1.79μg/mL、1.30μg/mL,加标回收率分别为95.5%~98.8%、92.5%~97.8%,方法相对标准偏差分别为4.05%、8.18%。结论:该方法检测限低、准确度较高、精密度较好,有望用于实际样品中Mg^(2+)、Fe^(3+)定量分析。 展开更多
关键词 稀土掺杂上转换纳米材料 NaYF_(4):Yb Er@TGA 金属离子 定量分析
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中红外时间拉伸频率上转换高光谱成像系统研究
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作者 彭博 温兆阳 +4 位作者 闻齐 刘婷婷 邢帅 武腾飞 闫明 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期3037-3042,共6页
高光谱成像技术是一种分析物质化学成分、物理性质和形态等信息的非接触式、无损检测方法。然而,中红外波段分子指纹谱测量,受限于探测器响应速度和固有噪声,传统的高光谱成像技术难以同时实现高速和高信噪比测量。基于时间拉伸频率上... 高光谱成像技术是一种分析物质化学成分、物理性质和形态等信息的非接触式、无损检测方法。然而,中红外波段分子指纹谱测量,受限于探测器响应速度和固有噪声,传统的高光谱成像技术难以同时实现高速和高信噪比测量。基于时间拉伸频率上转换的光谱测量技术具有高测量速度、高光谱分辨率、宽光谱覆盖等优势,与高光谱成像技术结合后,可为快速获取样品种类与形态信息提供可靠手段。搭建了中红外时间拉伸频率上转换高光谱成像系统,同源产生1047 nm泵浦光与1550 nm信号光平均功率分别为2 W和100 mW,结合同步泵浦技术,可在两块周期性极化铌酸锂晶体中分别实现中红外脉冲的产生与频率上转换,完成将中红外波段分子指纹谱信息传递至近红外波段,解决了难以高速、低噪声探测中红外光谱信息的难题。通过对晶体温度与工作通道的调谐,中红外波段探测范围可覆盖2700~3900 nm,具有多样品检测能力。对频率上转换的近红外脉冲进行时间拉伸并与高光谱成像相结合,通过逐点扫描对比色皿中苯溶液吸收光谱及空间分布信息进行实测,光谱数据与傅里叶变换红外光谱仪测量结果高度吻合,能在8 s内完成600μm×1200μm空间区域的高光谱成像,单个像素点采集时间12.9 ns,光谱测量速度77.6 MSpectra·s^(-1),光谱分辨率5.8 cm-1,证实了系统对光谱覆盖范围内液相分子的高速光谱测量及空间分辨能力。解决了传统高光谱测量方式在中红外波段存在响应速度慢、积分时间长、信噪比低的难点,能以10~7帧率的光谱刷新率完成多组分样品检测及其形态测量,为材料与生物成像分析等领域提供了新途径。 展开更多
关键词 中红外 时间拉伸 频率上转换 高光谱成像
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