一、光子雪崩上转换的四能级模型（论文文献综述）
周爽[1]（2021）在《基于介孔SiO2@NaGdF4:Yb3+，Er3+纳米复合材料的制备及其载药与成像研究》文中提出癌症正在严重地威胁着人类的健康与生命,因此发展多功能的新型纳米材料对于实现癌症的初期诊断和治疗具有重大意义。本文提出制备一种具有成像和载药功能的介孔SiO2纳米材料与NaGdF4:Yb3+,Er3+复合的多功能米纳米复合材料,它不仅能够实现荧光成像也能载药,最终实现多模式诊疗一体化,实现癌症的早期精准诊断及治疗。主要研究内容如下:（1）采用St（?）ber方法制备不同形貌（如实心SiO2、钬掺杂空心介孔SiO2、介孔SiO2）的二氧化硅并对其进行表征。其中,主要研究不同氨水含量对实心SiO2形貌的影响机理;研究不同模板剂CTAB含量对介孔SiO2形貌的影响机理。（2）采用溶剂热法制备PEG修饰的NaGdF4:Yb3+,Er3+纳米材料。利用XRD、TEM、FTIR及EDS能谱等手段对制备的NaGdF4:Yb3+,Er3+纳米材料进行了相关的表征。之后,研究了反应条件如PEG含量、反应溶剂、稀土离子掺杂浓度及激发功率等对NaGdF4:Yb3+,Er3+纳米材料荧光性能的影响。（3）采用水热法制备NaGdF4:Yb3+,Er3+与介孔SiO2复合的纳米材料,通过TEM、XRD、FTIR及EDS能谱等手段对合成的介孔SiO2与NaGdF4:Yb3+,Er3+复合的纳米材料进行相关表征,并对其载药与成像进行研究。
李华[2]（2020）在《高发光效率的稀土上转换纳米材料的制备及其应用》文中认为本论文分别采用水热法和热分解法制备了形貌和粒径可控的β-NaYF4:Yb,Er纳米颗粒,并对上转换发光性能进行表征。采用粉末X射线衍射仪（XRD）、透射电子显微镜（TEM）、扫描电子显微镜（SEM）、红外光谱仪（IR）和荧光分光光度计（PL）等技术对样品进行表征。在最佳的标准下对纳米粒子进行表面修饰,并将其应用在HeLa细胞标记中。具体研究工作如下:（1）以稀土硝酸盐为原料,利用简单的水热法制备NaYF4:Yb,Er颗粒。探讨了反应时间,反应温度,NaF用量对样品的晶体结构,微观形貌以及发光性能的影响。结果表明,当反应温度为200℃,反应时间为24 h,NaF为6 mmoL时,合成了尺寸为5×2μm的β-NaYF4:Yb,Er六棱柱,同时还发现样品的长径比越低发光强度越高,即六棱柱的上下面越大发光强度越高。因此为了降低长径比提高样品的发光强度,还研究了在低NaF用量（4 mmoL）下Gd3+掺杂对样品各个性能的影响。结果表明Gd3+掺杂不仅实现材料从六棱柱向六角盘状转变,而且降低了样品的长径比,当Gd3+掺杂量为60 mmoL时,可以制备出尺寸为200×200 nm的高发光强度的β-NaYF4:Yb,Er六棱柱。实验中,最佳稀土离子摩尔配比:Y3+:Gd3+:Yb3+:Er3+=18:60:20:2。（2）以十八烯（ODE）和油酸（OA）为溶剂,三氟乙酸钠和稀土三氟乙酸盐RE（CF3COO）3为前驱物,通过热分解法合成了具有强绿色发射的形貌和尺寸可调谐（50-400 nm）的β-NaYF4:Yb,Er纳米粒子。通过探索反应时间,反应温度,油酸的量,Na+的用量和Gd3+掺杂量对产物的形貌,晶体结构和发光性能的影响揭示了样品的最佳合成条件(Gd3+掺杂量为20 mmoL,反应温度为300℃,反应时间为15 min,OA的量为15mL,Na+的用量为2.1 mmoL)和发光机制。（3）采用热分解法对NaYF4:Yb,Er纳米粒子（UCNPs）进行异质壳层和同质壳层修饰。结果表明核壳结构的UCNPs的发光强度远远高于核UCNPs,其中核壳结构NaYF4:Yb,Er@Na LuF4:Yb发光强度最高。其次选取不同亲水聚合物（PAA,PEI）对NaYF4:Yb,Er@Na LuF4:Yb纳米粒子进行配体修饰,红外图谱表明该样品表面成功包覆亲水基团。（4）对配体修饰后的样品进行HeLa细胞标记。研究了配体的种类和标记时间对样品细胞成像信号的影响。结果证明表面包覆有PAA聚合物的样品（UCNPs-PAA）在与细胞共同培养2 h后,具有较强的发光信号。因此UCNPs-PAA在生物医疗上有很大的应用潜力。
彭凯[3]（2019）在《离子掺杂氟磷灰石上转换材料光学性质研究》文中进行了进一步梳理由于上转换纳米材料其具有优异的光学特性及生物低毒性,在生物医学应用领域具有潜在价值。随着生物医学的不断发展,光学特性强生物毒性低的生物纳米荧光探针的开发和优化成为炙手可热的研究内容,因此稀土掺杂的上转换纳米发光材料成为了研究人员所关注的热门材料。本文采用水热法成功制备了氟磷灰石(FA:Yb3+Ho3+)纳米材料,然后,利用荧光光谱仪对对不同离子掺杂和不同浓度掺杂离子FA:Yb3+Ho3+纳米材料进行光学性质表征,对光学性质的影响因素进行了研究,最终,利用葡聚糖对氟磷灰石进行包裹实现此材料的亲水性,具体内容如下:（1）本文采用水热法成功制备了尺寸均匀的棒状FA:Yb3+Ho3+纳米材料,并对样品进行了物相表征及荧光特性研究。（2）对制备的FA:Yb3+Ho3+进行了离子的掺杂,首先,采用相同元素而改变掺杂离子的浓度进行掺杂,可观察出随着掺杂浓度的增加,其荧光强度逐渐增强,达到峰值后,荧光强度随着掺杂浓度的升高而降低。然后,采用相同的离子掺杂浓度而改变掺杂离子进行掺杂,在掺杂浓度为3%时,分别掺杂Ba2+、Sr2+、Na+、Mg2+离子,得出掺杂Na+后的相对荧光强度最强。（3）采用葡聚糖对疏水性FA:Yb3+Ho3+纳米材料进行了包裹,将其应用于巨噬细胞检测。测试结果表明,即使在较高浓度下FA:Yb3+Ho3+Na+的细胞存活率高于70%。这种低毒并具有很好的上转换发光特性FA:Yb3+Ho3+纳米材料,由于其优异的荧光成像效果,有望促实现其在生物医学方面的更深一步的应用。
周瑞森[4]（2017）在《用于生物标记的NaYF4:Yb3+/Er3+的制备与表征》文中认为本论文应用溶剂热法合成了上转换发光材料NaYF4:Yb3+/Er3+。分别利用X射线衍射仪（XRD）,扫描电子显微镜（SEM）,透射电子显微镜（TEM）,红外光谱仪（IR）,荧光分光光度计（FL）等测试手段对材料进行综合表征分析。通过反复试验,成功合成了改性后的上转换纳米发光颗粒,并且应用到He La细胞的成像工作中。论文的具体研究工作如下:（1）以稀土硬脂酸盐为原料,采用步骤简单,操作方便的溶剂热法合成上转换发光颗粒NaYF4:Yb3+/Er3+。为更好的应用于生物标记,确定了最佳反应条件:反应温度为120℃,反应时间为24小时,水和油酸的体积比为10:5。同时,实验探讨了螯合剂EDTA和柠檬酸对样品结构的影响。EDTA的加入,有助于样品从不稳定的立方相生长成为具有稳定结构的六方相,从而在低温下提高了发光性能。此外,本论文研究了掺杂离子浓度发生改变时对发光强度的影响,实验中,稀土离子浓度的最佳配比为Y3+:Yb3+:Er3+=78:20:2。（2）本实验采用两种方法对样品进行表面亲水性修饰:选取不同的亲水性聚合物PEI,PVP,PAA,PEG,制备得到的NaYF4:Yb3+/Er3+表面分别包覆有氨基,羰基,羧基,羟基等亲水性官能团;利用Lemieux-von Rudloff试剂对油酸合成的样品进行氧化,将样品表面存在的不饱和C=C双键氧化为羧基,达到改性的目的。红外图谱表明两种方法都能成功在颗粒表面包覆亲水性基团。（3）将制备得到的表面包覆有亲水性基团的纳米发光颗粒进行HeLa细胞标记。实验探讨了不同改性材料和不同标记时间对成像效果的影响。结果表明利用强氧化性试剂氧化得到的表面包覆有羧基的材料在与细胞共同培养2个小时后,具有最好的成像标记效果。（4）实验进一步研究制备了具有核-壳结构的发光材料。在NaYF4:Yb3+/Er3+的表面包覆一层同质活性物质NaYF4:Yb3+。包覆以后的样品,发光强度得到极大的提高。论文探讨了包覆时间,包覆层中Y和Yb离子比例对发光性能的影响。确定了最佳实验条件:当包覆时间为4小时,包覆层厚度15-25nm,包覆层中离子掺杂浓度比Y:Yb=7:3时,样品的发光强度最佳。
何蕙羽[5]（2017）在《稀土掺杂KLa（MoO4）2的制备及上转换发光特性研究》文中研究说明稀土元素因其外层电子较多、能级丰富的特质常作为重点掺杂元素广泛应用到各类新型发光材料以及延伸品的科研工作中。在上转换发光的基质材料中,钼酸盐因其显色性好、转换效率高、光稳定性好等优势成为目前光电研究领域的重点开发材料之一。近些年来该材料在显示器、光纤器件、荧光防伪等方面的科研成果愈发丰富,就目前的研究成果来看,针对钼酸盐系荧光粉的研究主要集中在白光LED用的红光调控研究,而对于该类型荧光粉的温度特性以及在温感技术方面的研究还比较少。随着社会的发展以及科研工作的推进,寻求测量精度更高、响应更灵敏、稳定性更好的测温材料是发展非接触式测温技术的根本方向。因此,对钼酸盐系上转换荧光粉温度特性的研究是具有深远意义的一项课题。为此,本文选用水热法合成了KLa（MoO4）2:Er3+/Ho3+/Tm3+荧光粉,并对该组样品进行了表征与测试。基于KLa（MoO4）2:Er3+/Ho3+/Tm3+荧光粉上转换发射光谱做出了一系列详细的数据分析,研究了该组荧光材料的上转换机制以及激活离子(Er3+/Ho3+/Tm3+)、敏化离子Yb3+的浓度对荧光强度的影响。其次,基于荧光强度比技术对KLa（MoO4）2:2 mol%Er3+,5 mol%Yb3+、KLa（MoO4）2:2 mol%Ho3+,15 mol%Yb3+、KLa（MoO4）2:1 mol%Tm3+,10 mol%Yb3+荧光粉的变温发射光谱进行了测量与分析,分别研究了三种荧光粉荧光强度比与温度的拟合函数关系,并分析了产生这种变化规律的原因。在此基础上计算出KLa（MoO4）2:2 mol%Er3+,5 mol%Yb3+、KLa（MoO4）2:1 mol%Tm3+,10mol%Yb3+荧光粉在室温条件下的探测灵敏度。
杨超卿[6]（2017）在《还原氧化石墨烯/NaGdF4:Yb,Er纳米复合材料的制备及光热现象的研究》文中进行了进一步梳理氧化石墨烯和无机功能纳米粒子组成的纳米复合材料已经引起了科学界广泛的关注,这不仅因为基础科学的研究兴趣,还因为这种复合材料在生命科学,新能源,环境保护等方面展现出了非常好的应用价值。六方相的NaGdF4上转换纳米材料被认为在光热治疗和多模成像（比如:光学成像和磁共振成像）方面具有很好的应用前景。然而目前关于氧化石墨烯和Yb,Er共掺杂的Gd基上转换纳米粒子复合材料的报道还不多见。最近有文献报道了一些用于合成氧化石墨烯基上转换纳米复合材料的方法,但是这些方法往往涉及对氧化石墨烯和上转换纳米粒子表面的多步改性,往往要用到一些有毒有害的和非常昂贵的原材料。此外,这些方法得到的复合材料往往会发生上转换荧光的猝灭。因此,寻找一些比较简单的方法来合成氧化石墨烯基上转换纳米复合材料,讨论复合材料的结构转变和其荧光强度之间的关系,并且研究复合材料在光热转换方面的应用是一件非常有意义的工作。首先,本文采用两步法制得NaGdF4:Yb,Er/还原氧化石墨烯（NaGdF4/rGO）复合材料。文中采用低温水热法合成了 GdF3:Yb,Er/氧化石墨烯（GdF3/GO）纳米复合材料,然后对GdF3/GO复合材料在氮气气氛下高温热处理,发现了 GdF3/GO向NaGdF4:Yb,Er/还原氧化石墨烯（NaGdF4/rGO）的结构转变现象,并且发现热处理过程中氧化石墨烯的还原,上转换纳米晶体的结构转变和上转换纳米晶体晶粒尺寸的增加等因素共同作用,抑制了上转换纳米晶体向得电子体的能量传输,促进了复合材料的荧光增强。其次,本文采用简单易行的微波法合成NaGdF4/rGO纳米复合材料,文中发现随着微波时间的增加,复合材料的晶型逐渐由立方相结构转变为六方相结构,同时荧光强度显着提高;而氧化石墨烯的添加量仅能影响复合材料的上转换荧光强度。最后,本文设计和制作了一套自动可控温型近红外光热转换测试装置,并且用该装置初步研究了两种合成方法得到的NaGdF4/rGO复合材料的光热转换现象,两步法得到的复合材料水溶液的光热效率为55%略低于微波法得到的复合材料水溶液的光热转换效率,70.1%。
陈智[7]（2017）在《基于双频激发稀土离子掺杂材料的上转换发光及应用探索》文中指出随着现代信息化进程的加速,与人们生产和生活息息相关的能源危机和信息通信拥挤等问题日益严峻,亟需我们寻找新型、绿色、可持续发展的材料以及设计巧妙的物理途径来取代以消耗能源、污染环境为代价的传统方式。基于双频激发下的三价稀土离子掺杂的无机发光材料,打破了传统单波长光源激发下发光效率低等瓶颈问题,在能源、信息和生物等21世纪标志性研究领域展现出广阔的应用潜力。本论文的主要工作:首先,通过查阅大量文献深入研究探讨三价稀土离子单一掺杂的材料在基于双频激发下的上转换发光机理;其次,设计、优化、合成了不同三价稀土离子单一掺杂的发光材料,包括荧光粉、玻璃及微晶玻璃等,便于后续的基于双频激发下的上转换发光及应用演示实验研究;最后,纵观国际研究新动态,把握国际研究热点和难点,展开了基于双频激发稀土离子单一掺杂的材料的上转换发光及其在太阳能电池、白光调制和白光激光器、快-慢光开关调制和非线性光调制等应用领域的研究。在理论探讨、光学性能测试和应用演示等实验过程中发现了许多新奇的物理现象并取得了一系列研究成果,具体归纳如下:（1）基于双频、三频、宽带激发上转换发光在太阳能电池领域的应用探索。该研究内容的重点在:1)以提高太阳能电池的能量转换效率为目的,提出了基于双频、三频、宽带激发的高效上转换发光概念,并深入探讨其物理机理;2)研究比较了Er3+:Ba Cl2,Er3+:Ba F2以及Er3+:NaYF4荧光粉在双色场808和980 nm激光激发下的上转换发光性能,并在非晶硅太阳能电池上成功演示了通过双波长激发Er3+:Ba Cl2荧光粉产生高效光谱转换的方法用于捕获宽带近红外太阳光子以便进一步提高太阳能电池能量转换效率的可行性;3)研究了同时的三波长808,980和1530 nm激光激发含有Er3+:La F3纳米晶体的透明微晶玻璃的上转换发光性能,深入讨论了其微观机理,并进一步在非晶硅太阳能电池上成功演示了通过同时的三色场激发Er3+掺杂的微晶玻璃产生高效光谱转换的策略用以捕获宽带近红外太阳光子以便大幅提高太阳能电池能量转换效率的可行性;4)研究比较了Er3+:BaCl2及Er3+:Na YF4荧光粉在聚焦的波长大于800 nm的非相干宽带近红外太阳光激发下的上转换发光性能,并进一步比较了其他稀土离子掺杂的BaCl2荧光粉的相关上转换发光特性,最后成功演示了非相干宽带近红外太阳光激发下的光响应电流特性,并证明了相比之下Er3+:Ba Cl2荧光粉是最有潜力提高下一代太阳能电池能量转换效率的上转换发光材料;5)研究了未掺杂的单相CeVO4粉末在近红外激光激发下的上转换发光特性,提出利用Ce VO4粉末通过黑体辐射发光来捕获宽带近红外太阳光以便提高太阳能电池能量转换效率的概念,并成功演示了光响应电流特性。（2）基于双频激发Pr3+掺杂微晶玻璃的上转换发光在白光调制及白光激光领域的应用探索。该研究内容的重点在:首次提出了利用同时双波长850和980 nm激光激发Pr3+单掺的材料以实现多色上转换发射以便用于白光调制的概念,成功在Pr3+单掺的锗氧氟微晶玻璃中演示了可调的上转换白光发射,比较研究了微晶玻璃中上转换白光调制性能与在玻璃中对Pr3+浓度的敏感性。（3）基于双频激发稀土单掺微晶玻璃的蓝、绿、红上转换荧光快-慢响应光开关调制应用。该研究内容的重点在:1)提出了双频激发在Tm3+或Er3+单掺的微晶玻璃中进行蓝/绿上转换荧光快-慢光开关调制策略,获得了增强的上转换发光,其中蓝/绿上转换发光强度分别比单波长激发下增加了800%和1500%,进一步通过理论模拟计算证实了我们提出该概念的可行性;2)提出了双频激发策略在Ho3+单掺的微晶玻璃中进行单峰红色上转换荧光快-慢光开关调制的概念,首先通过理论模拟计算从理论角度证实了我们提出该概念的可行性,然后从实验上在Ho3+单掺的锗氧氟微晶玻璃中成功演示红色上转换荧光快-慢光开关调制特性,并获得了比单波长激发下增加了高达2500%的红色上转换荧光强度。（4）基于不同波长的激光激发单掺Er3+微晶玻璃的非线性光学性能及应用探索。该研究内容的重点在:首次提出利用不同波长的近红外激光在同一种Er3+掺杂的材料中通过调节其非线性透过率用于开发双向光开关的概念。其次,通过理论模拟计算、实验验证、电子能级跃迁和发光动态分析等系统地研究了Er3+掺杂的含有La F3纳米晶体的微晶玻璃非线性透过率在不同波长的近红外激光激发下可调性能,从而证实了这一想法的可行性。最后,我们利用这种依赖于不同波长的近红外激光可调的非线性透过率特性成功演示了双向光“开-关”调制实验。
张钦涵[8]（2017）在《Yb3+、Ho3+掺杂纳米氟磷灰石的制备及发光性质研究》文中提出稀土掺杂上转换纳米发光材料是一类具有独特理化性质的材料,目前在生物标记示踪、癌症治疗、生物成像及药物载体方面展现了重要作用。本文成功利用水热法制备了Yb3+、Ho3+掺杂氟磷灰石(FA:Yb3+、Ho3+)纳米材料,研究了反应参数对FA:Yb3+、Ho3+的影响,具体内容如下:（1）对实验中的反应时间和反应温度进行了调节,结果表明:当反应时间为16h,反应温度达到160℃或160℃以上以及当反应温度为160℃时,反应时间达到16h或16h以上时,Yb3+、Ho3+掺杂氟磷灰石纳米粒子多形成尺寸均匀的棒状结构。（2）对实验中掺杂的Yb3+和Ho3+的比例进行了调节,结果表明:改变Yb3+和Ho3+的比例对材料的上转换发光效率有了明显的增强。当Ho3+的比例不变Yb3+的比例为60%时材料发光最强;当Yb3+的比例不变Ho3+的比例为3%时材料发光最强。因此,这类具有较好上转换发光性能的FA:Yb3+、Ho3+纳米材料可为细胞标记和成像提供良好的条件,有望促进其在生物医药领域中的广泛应用。
吕蒙[9]（2016）在《稀土掺杂上转换发光材料的制备及表征》文中研究指明本论文中,通过溶剂热合成法分别制备了Y2O3:Yb/Er,NaYF4:Yb/Er,NaGdF4:Yb/Er三种稀土上转换发光材料。利用X射线衍射仪、场发射扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱仪、荧光分光光度计等测试手段对材料进行了表征。通过反复实验,确定了最佳的制备条件;对样品进行稀土元素掺杂,研究体系的发光性能,以期获得形貌可控、性能优越的上转换发光材料。本论文的主要研究内容如下:（1）以稀土氯化物为原料,利用溶剂热合成法制备了晶型完善的立方相Y2O3微米球样品。确定了最佳的反应条件:反应温度为180oC,反应时间为20h,溶剂配比（水:乙二醇）为3:34,煅烧温度为800oC。初步探讨了乙二醇在该反应体系中的重要作用。对样品进行稀土离子掺杂,研究了掺杂离子的浓度发生改变时的发射光谱,发现无论是铒离子还是镱离子,在氧化钇上转换体系中都有一个最佳的掺杂浓度。本实验中,稀土离子的最佳配比为Y3+:Yb3+:Er3+=89:10:1。（2）不借助任何模板,通过简单快捷的溶剂热合成法成功地制备了NaYF4:Yb/Er上转换颗粒粉体。经过对反应条件的反复探究,确定了磷酸根在NaYF4:Yb/Er上转换颗粒晶型快速转变中的重要作用。由于磷酸根离子的加入,在180oC水热反应4h便得到晶型完善的六方相样品。与传统的六方相NaYF4:Yb/Er上转换颗粒的合成制备条件来说,降低了反应温度和反应时间,大大节省了资源和时间。在一定范围内,pH能够影响样品颗粒的晶型和形貌,导致其上转换发光强度也随之变化。当pH值为2时所制备的材料具有最高的上转换效率。荧光测试表明,稀土离子掺杂后的样品呈现出Yb3+-Er3+的特征光谱,在542nm处发射强度最强,显示出肉眼可见的明亮的绿色荧光。在NaYF4:Yb/Er体系中,稀土离子掺杂的最佳配比为Y3+:Yb3+:Er3+=78:20:2。（3）通过溶剂热法合成了NaGdF4:Yb/Er样品,研究了反应温度、反应时间、溶液pH、EDTA加入量、稀土离子的掺杂浓度对产物物相形貌和上转换性能的影响。XRD分析表明合成的NaGdF4:Yb3+,Er3+样品为六方相晶型,合成样品的平均晶粒尺寸为31nm左右;红外分析表明合成的样品含有羟基,从而提高了样品的水溶性;EDTA的加入会降低样品的发光强度,然而SEM表明EDTA的加入会细化样品的颗粒尺寸并使之分散性良好,SEM表明加入0.5gEDTA后得到的样品颗粒尺寸在50nm左右。
黄章宇[10]（2016）在《单红光上转换荧光纳米材料的制备及其荧光增强研究》文中进行了进一步梳理近年来,镧系稀土离子掺杂的上转换荧光纳米材料在太阳能电池、三维立体成像、生活照明、荧光防伪、生物成像、以及生物光动力治疗等众多领域显现出了独树一帜的功能,受到了研究人员的青睐。对比其它相似的固体发光材料:半导体纳米荧光材料、量子点荧光纳米材料、以及有机染料荧光材料。上转换纳米荧光材料显示出更高的化学稳定性、更窄的发射带、更高的荧光效率、以及更大的反斯托克斯光谱调制范围。由于红外光子在生物细胞以及生物组织中的穿透深度大,并不激发生物细胞自体荧光,因而上转换纳米材料是一个理想的生物荧光标记以及生物成像的光学材料。众所周知,活体的生物细胞存在一个“光学窗口”,生物细胞对光波波段在可见光区（600-700 nm）以及红外波段（700-1100 nm）的光的吸收很少。但是波长小于600 nm的光子极易激发出生物自体荧光,这个自体荧光在生物成像中是背底噪声的主要部分。而红外光子在生物细胞以及生物组织中的穿透深度大,并且不激发出生物细胞的自体荧光,因而上转换纳米材料是一个理想的生物荧光标记以及生物成像的光学材料。目前研究火热的上转换纳米荧光材料主要是通过Yb3+分别与Er3+、Ho3+、和Tm3+共同掺杂从而产生高效率高稳定性的上转换荧光,而这几种组合所发出的上转换分别集中在550 nm、545 nm、以及475 nm,显然,这些荧光在生物成像以及生物标记中都会引起自体荧光的出现,并且会有大部分的光被生物细胞吸收。为了改善上转换荧光纳米材料在生物应用中存在的缺陷,我们选用宽能带的过渡金属Mn2+对上转换能量传递机制进行调制,从而在光学窗口范围内获得更优的光学转换。本文主要开展四部分工作研究,第一部分研究Yb3+/Er3+/Mn2+共掺在立方相NaYF4纳米晶体中的上转换能量传递机理,在这部分实验中,基于瞬态光谱对Yb3+/Er3+/Mn2+之间的上转换能量传递机理做出了恰当的解释;第二部分是对第一部分的荧光进一步增强的研究,设计合成了δ掺杂的核壳纳米粒子结构,结合理论计算和理论结果,我们证明这种结构确实优越于传统核壳结构的上转换发光效率;第三部分研究Mn2+离子的掺杂对KZnF3:Yb3+/Er3+纳米晶体的生长的影响,并进一步研究了其在上转换过程中的作用;最后一部分主要对KMnF3:Yb3+/Er3+纳米晶体的上转换荧光增强方面做了进一步的设计和研究。实验结果表明,Mn2+离子确实对Yb3+/Er3+离子之间的上转换起到了强烈的红光调制以及红光增强的效果。Yb3+/Er3+/Mn2+共掺在小声子能量的氟化物中可以在“生物光学窗口”的范围内获得强烈的上转换荧光。另外,我们实验也证明δ掺杂的核壳纳米粒子结构可以起到进一步的荧光增强,并且这种结构要比传统的直接包裹惰性壳的方法有更好的增强作用。最后,在KMnF3:Yb3+/Er3+纳米晶体中掺杂Mg2+离子,可以获得20倍以上的单红光荧光增强。除了出色的荧光效果以外,本实验中设计合成出来的具有优异上转换效果的纳米材料,在尺度和均匀性上都显示同样优异的效果。这些特性对于生物成像、生物标记等众多生物应用领域来说是意义非凡的。
二、光子雪崩上转换的四能级模型（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、光子雪崩上转换的四能级模型（论文提纲范文）
（1）基于介孔SiO2@NaGdF4:Yb3+，Er3+纳米复合材料的制备及其载药与成像研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 介孔SiO_2纳米材料 |
| 1.1.1 介孔SiO_2纳米材料的合成方法 |
| 1.1.2 介孔SiO_2纳米材料的表面修饰 |
| 1.1.3 介孔SiO_2纳米材料在药物输送系统中的应用 |
| 1.2 稀土掺杂上转换纳米材料 |
| 1.2.1 稀土掺杂上转换纳米材料的合成方法 |
| 1.2.2 稀土掺杂上转换纳米材料的表面修饰 |
| 1.2.3 稀土掺杂上转换纳米材料的发光机理 |
| 1.3 纳米材料的测试和表征 |
| 1.3.1 透射电镜(TEM) |
| 1.3.2 X射线衍射(XRD) |
| 1.3.3 傅里叶变换红外光谱(FTIR) |
| 1.4 论文的主要内容 |
| 第二章 不同形貌二氧化硅的制备及形貌研究 |
| 2.1 实验部分 |
| 2.2 实心SiO_2纳米材料 |
| 2.2.1 实心SiO_2纳米材料的制备 |
| 2.2.2 实心SiO_2纳米材料的形貌表征 |
| 2.2.3 氨水的含量对实心SiO_2纳米材料形貌的影响机理 |
| 2.2.4 实心SiO_2纳米材料的吸收特性 |
| 2.3 钬掺杂空心介孔SiO_2纳米材料 |
| 2.3.1 钬掺杂空心介孔SiO_2纳米材料的制备 |
| 2.3.2 钬掺杂空心介孔SiO_2纳米材料的形貌表征 |
| 2.4 介孔SiO_2纳米材料 |
| 2.4.1 介孔SiO_2纳米材料的制备 |
| 2.4.2 介孔SiO_2纳米材料的形貌表征 |
| 2.4.3 介孔SiO_2纳米材料的N2 吸附脱附(BET)分析 |
| 2.4.4 CTAB含量对介孔SiO_2纳米材料的形貌影响机理 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 NaGdF_4:Yb~(3+),Er~(3+)纳米材料的制备及其荧光性能的研究 |
| 3.1 实验部分 |
| 3.1.1 试剂与仪器 |
| 3.1.2 NaGdF4:Yb~(3+),Er~(3+)纳米材料的制备 |
| 3.2 NaGd F4:Yb~(3+),Er~(3+)纳米材料的表征 |
| 3.2.1 NaGdF_4:Yb~(3+),Er~(3+)纳米材料的形貌表征 |
| 3.2.2 NaGdF_4:Yb~(3+),Er~(3+)纳米材料的结构表征 |
| 3.2.3 NaGdF_4:Yb~(3+),Er~(3+)纳米材料的X-射线能谱表征 |
| 3.2.4 NaGdF_4:Yb~(3+),Er~(3+)纳米材料的FTIR表征 |
| 3.3 NaGd F_4:Yb~(3+),Er~(3+)纳米材料荧光性能的优化研究 |
| 3.3.1 NaGdF_4:Yb~(3+),Er~(3+)纳米材料的发射光谱与上转换机制研究 |
| 3.3.2 反应溶剂对纳米材料荧光性能的影响 |
| 3.3.3 PEG含量对纳米材料荧光性能的影响 |
| 3.3.4 稀土离子掺杂浓度对纳米材料荧光性能的影响 |
| 3.3.5 激发功率对纳米材料荧光性能的影响 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 介孔SiO_2@NaGdF_4:Yb~(3+),Er~(3+)纳米复合材料的制备及其载药与成像的研究 |
| 4.1 实验部分 |
| 4.1.1 实验试剂和仪器 |
| 4.1.2 NaGdF4:Yb~(3+),Er~(3+)纳米材料的制备 |
| 4.1.3 纳米复合材料的制备 |
| 4.2 介孔SiO_2@NaGdF_4:Yb~(3+),Er~(3+)纳米复合材料的表征 |
| 4.2.1 纳米复合材料的形貌表征 |
| 4.2.2 纳米复合材料的结构表征 |
| 4.2.3 纳米复合材料的EDS表征 |
| 4.2.4 纳米复合材料的FTIR表征 |
| 4.2.5 纳米复合材料的光学性质研究 |
| 4.3 纳米复合材料的载药与药物释放研究 |
| 4.4 纳米复合材料的毒性评价 |
| 4.5 纳米复合材料的成像研究 |
| 4.6 本章小结 |
| 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的成果 |
| 致谢 |
（2）高发光效率的稀土上转换纳米材料的制备及其应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.1.1 稀土元素 |
| 1.2 稀土上转换发光材料 |
| 1.2.1 稀土上转换发光材料的简介 |
| 1.2.2 稀土上转换发光材料的种类 |
| 1.2.2.1 基质材料 |
| 1.2.2.2 敏化剂和激活剂 |
| 1.2.3 稀土上转换发光材料的发光机制 |
| 1.2.3.1 激发态吸收(ESA) |
| 1.2.3.2 能量传递(ETU) |
| 1.2.3.3 光子雪崩(PA) |
| 1.3 稀土上转换发光材料的制备方法 |
| 1.3.1 热分解法 |
| 1.3.2 热共沉淀法 |
| 1.3.3 水/溶剂热法 |
| 1.3.4 微波合成法 |
| 1.4 上转换发光纳米粒子的表面修饰 |
| 1.4.1 壳层修饰 |
| 1.4.2 SiO_2包覆法 |
| 1.4.3 配体氧化 |
| 1.4.4 配体交换 |
| 1.5 稀土上转换发光纳米粒子的应用 |
| 1.5.1 上转换纳米粒子在生物成像的应用 |
| 1.5.1.1 荧光成像 |
| 1.5.1.2 MRI |
| 1.5.2 上转换纳米粒子在光动力疗法(PDT)中的应用 |
| 1.6 本论文选题的意义及主要内容 |
| 1.6.1 选题的意义 |
| 1.6.2 本论文研究的主要内容 |
| 第二章 水热法制备NaYF_4:Yb,Er颗粒及其表征 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验部分 |
| 2.2.1 仪器与药品 |
| 2.2.2 实验方法 |
| 2.2.2.1 稀土硝酸盐(RE(NO_3)_3)的制备 |
| 2.2.2.2 NaYF_4:Yb,Er纳米粒子的制备 |
| 2.2.3 表征手段 |
| 2.2.3.1 X射线衍射仪(XRD)分析 |
| 2.2.3.2 扫描电子显微镜观察 |
| 2.2.3.3 荧光光度计 |
| 2.3 结果与讨论 |
| 2.3.1 反应温度的影响 |
| 2.3.1.1 反应温度对样品结构的影响 |
| 2.3.1.2 反应温度对样品形貌的影响 |
| 2.3.1.3 反应温度对样品发光的影响 |
| 2.3.2 反应时间的影响 |
| 2.3.2.1 反应时间对样品结构的影响 |
| 2.3.2.2 反应时间对样品形貌的影响 |
| 2.3.2.3 反应时间对样品发光的影响 |
| 2.3.3 NaF的影响 |
| 2.3.3.1 NaF的用量对样品结构的影响 |
| 2.3.3.2 NaF的用量对样品形貌的影响 |
| 2.3.3.3 NaF的用量对样品发光的影响 |
| 2.3.4 Gd~(3+)的影响 |
| 2.3.4.1 Gd~(3+)的用量对样品结构的影响 |
| 2.3.4.2 Gd~(3+)的用量对样品形貌的影响 |
| 2.3.4.3 Gd~(3+)的用量对样品发光的影响 |
| 2.3.5 反应时间对NaY18%/Gd60%F4:Yb20%,Er2%的影响 |
| 2.3.5.1 反应时间对样品晶体结构的影响 |
| 2.3.5.2 反应时间对样品形貌的影响 |
| 2.3.5.3 反应时间对样品发光的影响 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 热分解法制备NaYF_4:Yb,Er纳米颗粒及其发光性能研究.. |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 仪器与药品 |
| 3.2.2 实验方法 |
| 3.2.2.1 合成RE(CF3COO)3 粉末 |
| 3.2.2.2 合成CF3COONa粉末 |
| 3.2.2.3 NaYF_4:Yb,Er纳米粒子的制备 |
| 3.2.3 表征手段 |
| 3.2.3.1 高分辨透射电镜样品分析 |
| 3.2.3.2 荧光光度计 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 反应温度的影响 |
| 3.3.1.1 反应温度对样品结构的影响 |
| 3.3.1.2 反应温度对样品发光的影响 |
| 3.3.2 反应时间的影响 |
| 3.3.2.1 反应时间对样品晶体结构的影响 |
| 3.3.2.2 反应时间对样品形貌的影响 |
| 3.3.2.3 反应时间对样品发光性能的影响 |
| 3.3.3 Na~+的影响 |
| 3.3.3.1 Na~+的用量对样品结构的影响 |
| 3.3.3.2 Na~+的用量对样品形貌的影响 |
| 3.3.3.3 Na~+的用量对样品发光性能的影响 |
| 3.3.4 油酸的影响 |
| 3.3.4.1 油酸对样品结构的影响 |
| 3.3.4.2 油酸对样品形貌的影响 |
| 3.3.4.3 油酸对样品发光性能的影响 |
| 3.3.5 Gd~(3+)的影响 |
| 3.3.5.1 Gd~(3+)的用量对样品结构的影响 |
| 3.3.5.2 Gd~(3+)的用量对样品形貌的影响 |
| 3.3.5.3 Gd~(3+)的用量对样品发光机制的影响 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 Na Y18%/Gd60%F4:Yb20%,Er2%纳米粒子的表面修饰及生物标记应用 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 仪器与药品 |
| 4.2.2 实验方法 |
| 4.2.2.1 核壳纳米粒子的合成 |
| 4.2.2.2 PEI或 PAA修饰的NaYF_4:Yb,Er@Na Lu F4:Yb,Er纳米颗粒的合成 |
| 4.2.2.3 细胞标记 |
| 4.2.3 表征手段 |
| 4.2.3.1 荧光光度计 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 异质壳层修饰 |
| 4.3.1.1 样品的XRD分析 |
| 4.3.1.2 样品的形貌分析 |
| 4.3.1.3 样品的发光性质分析 |
| 4.3.2 同质壳层修饰 |
| 4.3.2.1 样品的XRD分析 |
| 4.3.2.2 样品的形貌分析 |
| 4.3.2.3 样品的发光性质分析 |
| 4.3.2.4 核壳结构纳米粒子的发光性质分析 |
| 4.3.3 配体修饰 |
| 4.3.3.1 样品的SEM分析 |
| 4.3.3.2 样品的FTIR测试 |
| 4.3.3.3 样品发光性质分析 |
| 4.3.3.4 细胞毒性 |
| 4.3.3.5 细胞标记 |
| 4.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间发表的学术论文目录 |
（3）离子掺杂氟磷灰石上转换材料光学性质研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 磷灰石纳米材料简介及研究现状 |
| 1.2.1 磷灰石纳米材料简介 |
| 1.2.2 磷灰石纳米材料的研究现状 |
| 1.3 稀土掺杂上转换纳米材料 |
| 1.3.1 稀土掺杂上转换纳米材料简介 |
| 1.3.2 稀土掺杂上转换纳米材料原理 |
| 1.3.3 稀土掺杂上转换纳米材料研究现状 |
| 1.4 本文的主要研究内容 |
| 第二章 离子掺杂氟磷灰石纳米材料的制备及其形貌与结构的研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 氟磷灰石上转换纳米材料的制备 |
| 2.2.1 FA：Yb~(3+)Ho~(3+)的制备 |
| 2.2.2 离子掺杂FA：Yb~(3+)Ho~(3+)的制备 |
| 2.3 离子掺杂氟磷灰石纳米材料形貌与结构表征 |
| 2.3.1 离子掺杂FA：Yb~(3+)Ho~(3+)纳米材料形貌表征 |
| 2.3.2 离子掺杂FA：Yb~(3+)Ho~(3+)纳米材料结构表征 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 离子掺杂氟磷灰石纳米材料光学性质研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 离子掺杂FA：Yb~(3+)Ho~(3+)纳米材料光谱研究 |
| 3.2.1 同种离子掺杂FA：Yb~(3+)Ho~(3+)纳米材料发射光谱研究 |
| 3.2.2 相同浓度下不同离子掺杂FA：Yb~(3+)Ho~(3+)纳米材料荧光光谱研究 |
| 3.3 离子掺杂FA：Yb~(3+)Ho~(3+)纳米材料红外光谱研究 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 葡聚糖包裹氟磷灰石上转换纳米材料 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 葡聚糖包裹氟磷灰石材料制备及细胞培养方法 |
| 4.2.1 葡聚糖包裹氟磷灰石的制备方法 |
| 4.2.2 培养巨噬细胞方法 |
| 4.3 葡聚糖包裹氟磷灰石上转换纳米材料材料表征及细胞毒性评价 |
| 4.3.1 葡聚糖包裹氟磷灰石上转换纳米材料材料表征 |
| 4.3.2 葡聚糖包裹氟磷灰石上转换纳米材料材料毒性评价 |
| 4.4 本章小结 |
| 结论与展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的研究成果 |
（4）用于生物标记的NaYF4:Yb3+/Er3+的制备与表征（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.1.1 稀土元素 |
| 1.2 稀土发光材料 |
| 1.2.1 稀土发光材料在灯上的应用 |
| 1.2.2 稀土发光材料在平板显示技术中的应用 |
| 1.2.3 稀土发光材料在防伪商标中的应用 |
| 1.2.4 稀土发光材料在生命科学中的应用 |
| 1.3 上转换发光材料 |
| 1.3.1 上转换材料的发光过程 |
| 1.3.1.1 激发态吸收 |
| 1.3.1.2 光子雪崩 |
| 1.3.1.3 能量传递 |
| 1.3.2 上转换材料的种类 |
| 1.4 上转换发光材料的制备方法 |
| 1.4.1 沉淀法 |
| 1.4.2 热分解法 |
| 1.4.3 微波合成法 |
| 1.4.4 水/溶剂热法 |
| 1.5 稀土掺杂上转换纳米发光材料的表面修饰 |
| 1.5.1 有机配体修饰 |
| 1.5.2 无机壳层修饰 |
| 1.6 上转换纳米发光材料的应用 |
| 1.7 本论文选题的意义及主要内容 |
| 1.7.1 选题的意义 |
| 1.7.2 论文研究的主要内容 |
| 第二章 NaYF_4:Yb~(3+)/Er~(3+) 发光材料的制备与表征 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验部分 |
| 2.2.1 仪器与药品 |
| 2.2.2 试验方法 |
| 2.2.2.1 Re(NO3)3 的制备 |
| 2.2.2.2 前驱体的制备 |
| 2.2.2.3 NaYF_4:Yb~(3+)/Er~(3+)纳米颗粒的合成 |
| 2.2.3 表征手段 |
| 2.2.3.1 X射线衍射仪（XRD）分析 |
| 2.2.3.2 扫描电子显微镜观察（SEM） |
| 2.2.3.3 高分辨透射电镜样品分析（HR-TEM） |
| 2.2.3.4 荧光光度计 |
| 2.2.3.5 红外光谱仪分析（IR） |
| 2.2.3.6 X-射线能谱仪分析（EDS） |
| 2.3 结果与讨论 |
| 2.3.1 纳米颗粒的合成与表征 |
| 2.3.1.1 纳米颗粒的合成原理 |
| 2.3.1.2 前驱体的表征 |
| 2.3.1.3 纳米颗粒的表征 |
| 2.3.2 反应温度的影响 |
| 2.3.2.1 反应温度对样品结构的影响 |
| 2.3.2.2 反应温度对样品形貌的影响 |
| 2.3.2.3 反应温度对发光性能的影响 |
| 2.3.3 EDTA和柠檬酸的影响 |
| 2.3.3.1 EDTA和柠檬酸对样品晶型的影响 |
| 2.3.3.2 EDTA和柠檬酸对于样品形貌的影响 |
| 2.3.3.3 EDTA和柠檬酸对样品发光性能的影响 |
| 2.3.4 溶剂组成对NaYF_4:Yb~(3+)/Er~(3+)的影响 |
| 2.3.4.1 溶剂组成对NaYF_4:Yb~(3+)/Er~(3+)形貌的影响 |
| 2.3.4.2 溶剂组成对样品发光性能的影响 |
| 2.3.5 稀土离子浓度对发光性能的影响 |
| 2.3.5.1 Er~(3+)浓度对样品发光性能的影响 |
| 2.3.5.2 Yb~(3+)浓度对样品发光性能的影响 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 NaYF_4:Yb~(3+)/Er~(3+)上转换发光纳米颗粒表面改性 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.3 亲水性聚合物包覆的NaYF_4:Yb~(3+)/Er~(3+)上转换发光纳米颗粒 |
| 3.3.1 实验步骤 |
| 3.3.2 样品表征手段 |
| 3.3.3 结果与讨论 |
| 3.3.3.1 不同亲水性聚合物对样品结构的影响 |
| 3.3.3.2 包覆不同亲水性聚合物样品的红外图谱 |
| 3.3.3.3 不同亲水性聚合物对样品形貌的影响 |
| 3.3.3.4 包覆不同亲水性聚合物对样品发光性能的影响 |
| 3.4 配体氧化方法实现亲水道亲油的表面改性 |
| 3.4.1 实验步骤 |
| 3.4.2 样品表征手段 |
| 3.4.3 结果与讨论 |
| 3.4.3.1 配体氧化对样品形貌的影响 |
| 3.4.3.2 配体氧化对样品表面官能团的影响 |
| 3.4.3.3 配体氧化对样品发光性能的影响 |
| 3.5 两种改性方法发光性能的对比 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 上转换发光纳米颗粒的生物标记应用 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 仪器与药品 |
| 4.2.2 试验方法 |
| 4.2.2.1HeLa细胞培养 |
| 4.2.2.2 细胞成像 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 生物标记图像 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 核壳结构上转换纳米发光颗粒制备 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 核-壳纳米结构的分类 |
| 5.3 实验部分 |
| 5.3.1 仪器与药品 |
| 5.3.2 实验过程 |
| 5.3.3 表征手段 |
| 5.4 结果与讨论 |
| 5.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 研究生期间发表的论文 |
（5）稀土掺杂KLa（MoO4）2的制备及上转换发光特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景 |
| 1.2 发光原理与发光类型简介 |
| 1.3 上转换发光机制 |
| 1.4 稀土离子的光谱特性 |
| 1.5 稀土掺杂钨/钼酸盐研究进展 |
| 1.6 基于荧光强度比的温度传感 |
| 1.7 本文的主要内容和研究意义 |
| 第2章 KLa(MoO_4)_2: Er~(3+)/Ho~(3+)/Tm~(3+)荧光粉的制备与测试 |
| 2.1KLa(MoO_4)_2: Er~(3+)/Ho~(3+)/Tm~(3+)荧光粉的制备 |
| 2.1.1 材料的制备方法简述 |
| 2.1.2 化学试剂和实验设备 |
| 2.1.3 样品的制备流程 |
| 2.2 样品的测试与表征 |
| 2.2.1 上转换荧光光谱的测量 |
| 2.2.2 样品的表征 |
| 第3章 KLa(MoO_4)_2: Er~(3+)/Ho~(3+)/Tm~(3+)荧光粉的上转换发光 |
| 3.1 前言 |
| 3.2 晶体的结构与形态 |
| 3.2.1 样品XRD图 |
| 3.2.2 样品FE-SEM图 |
| 3.3KLa(MoO_4)_2: Er~(3+)/Ho~(3+)/Tm~(3+)的上转换发光 |
| 3.3.1 KLa(MoO_4)_2: Er~(3+), Yb~(3+)荧光粉的上转换发光 |
| 3.3.2 KLa(MoO_4)_2: Ho~(3+), Yb~(3+)荧光粉的上转换发光 |
| 3.3.3 KLa(MoO_4)_2: Tm~(3+), Yb~(3+)荧光粉的上转换发光 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 稀土掺杂KLa(MoO_4)_2 荧光粉的温度特性研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 荧光强度比技术原理 |
| 4.3 稀土掺杂KLa(MoO_4)_2 荧光粉的上转换测温 |
| 4.3.1 KLa(MoO_4)_2: Er~(3+), Yb~(3+)荧光粉的上转换测温 |
| 4.3.2 KLa(MoO_4)_2: Ho~(3+), Yb~(3+)荧光粉的上转换测温 |
| 4.3.3 KLa(MoO_4)_2: Tm~(3+), Yb~(3+)荧光粉的上转换测温 |
| 4.4 本章小结 |
| 结论与展望 |
| 结论 |
| 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间发表的学术论文 |
| 致谢 |
（6）还原氧化石墨烯/NaGdF4:Yb,Er纳米复合材料的制备及光热现象的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 稀土掺杂上转换荧光纳米材料 |
| 1.2.1 稀土元素的光谱性质 |
| 1.2.2 上转换光致发光机理 |
| 1.2.3 稀土掺杂上转换荧光纳米材料的制备 |
| 1.2.4 稀土掺杂上转换荧光纳米材料的应用 |
| 1.3 氧化石墨烯基纳米复合材料 |
| 1.3.1 氧化石墨烯的物理和化学性质 |
| 1.3.2 氧化石墨烯基纳米复合材料的应用 |
| 1.4 本课题的研究意义和内容 |
| 2 试剂仪器和原料制备 |
| 2.1 主要实验试剂 |
| 2.2 主要实验设备 |
| 2.3 氧化石墨烯的制备和表征 |
| 2.3.1 氧化石墨烯的实验室制备 |
| 2.3.2 氧化石墨烯形貌表征和结构分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 两步法制备NaGdF_4:Yb,Er/rGO纳米复合材料 |
| 3.1 实验部分 |
| 3.1.1 NaGdF_4/rGO纳米复合材料的制备 |
| 3.1.2 分析和表征 |
| 3.2 结果与讨论 |
| 3.2.1 GdF_3/GO复合材料形貌表征和结构分析 |
| 3.2.2 GdF_3:Yb,Er/GO复合材料结构转变的分析 |
| 3.2.3 GdF_3:Yb,Er/GO纳米复合材料光生电子传导分析 |
| 3.3 本章小结 |
| 4 微波法制备NaGdF_4:Yb,Er/rGO纳米复合材料 |
| 4.1 实验部分 |
| 4.2 本章实验结果与讨论 |
| 4.2.1 NaGdF_4:Yb,Er/rGO形貌表征和结构分析 |
| 4.2.2 不同微波时间和原料配比对复合材料荧光性能的影响 |
| 4.3 本章小结 |
| 5 可控温型近红外光热转换测量装置的制作和应用 |
| 5.1 近红外光热转换测量装置的设计和制作 |
| 5.1.1 近红外光热转换测量装置的初期设计 |
| 5.1.2 近红外光热转换测量装置的改进型设计 |
| 5.1.3 近红外光热转换测量装置的智能型设计 |
| 5.2 NaGdF_4/rGO纳米复合材料光热转换性质的研究 |
| 5.2.1 两步法合成NaGdF_4/rGO的光热转换现象 |
| 5.2.2 微波法合成NaGdF_4/rGO的光热转换现象 |
| 5.3 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 本文总结 |
| 6.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 硕士期间成果 |
| 致谢 |
（7）基于双频激发稀土离子掺杂材料的上转换发光及应用探索（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 稀土掺杂的发光材料概述 |
| 1.1.1 三价稀土离子（Ln~(3+)）的电子结构特征及光谱特性 |
| 1.1.2 下转移发光 |
| 1.1.3 下转换发光 |
| 1.1.4 上转换发光 |
| 1.2 上转换发光机制 |
| 1.2.1 传统的上转换发光机制 |
| 1.2.2 双频激发上转换发光机制 |
| 1.3 双频激发上转换发光及应用的国内外研究进展 |
| 1.3.1 双频激发上转换发光在三维显示应用中的研究进展 |
| 1.3.2 双频激发在超分辨荧光成像应用中的研究进展 |
| 1.3.3 双频激发在紫外上转换发光及相关应用中的研究进展 |
| 1.3.4 双频激发上转换发光在太阳能电池应用中的研究进展 |
| 1.3.5 双频激发在光开关调制应用中的研究进展 |
| 1.3.6 双频激发在激光器应用中的研究进展 |
| 1.4 本论文的课题来源、研究背景及意义 |
| 1.4.1 课题来源 |
| 1.4.2 研究背景及意义 |
| 1.5 本论文研究的主要内容 |
| 第二章 样品的制备及表征 |
| 2.1 实验药品及来源 |
| 2.2 样品制备的仪器及方法 |
| 2.2.1 样品制备仪器 |
| 2.2.2 稀土掺杂的荧光粉的制备-高温固相法 |
| 2.2.3 未掺杂激活离子的Ce VO_4粉体的制备-高温固相法 |
| 2.2.4 稀土掺杂的玻璃及微晶玻璃的制备-高温熔融热处理法 |
| 2.3 材料表征方法及相应仪器设备 |
| 2.3.1 X射线衍射 |
| 2.3.2 扫描电子显微镜 |
| 2.3.3 透射电子显微镜 |
| 2.3.4 差热/热重分析 |
| 2.4 光学性能表征及对应的仪器设备 |
| 2.4.1 漫反射光谱 |
| 2.4.2 吸收/透过光谱 |
| 2.4.3 拉曼光谱 |
| 2.4.4 上转换荧光光谱 |
| 2.4.5 上转换荧光寿命曲线 |
| 2.4.6 光电流曲线 |
| 2.4.7 快-慢光开关调制曲线 |
| 2.4.8 光学非线性透过率 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 基于双频、三频、宽带激发上转换发光在太阳能电池领域的应用探索 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 样品制备 |
| 3.2.2 测试与表征 |
| 3.3 实验结果与讨论 |
| 3.3.1 双频激发Er~(3+):BaCl_2荧光粉上转换发光用于太阳能电池 |
| 3.3.2 三频激发Er~(3+)掺杂的微晶玻璃上转换发光用于太阳能电池 |
| 3.3.3 宽带太阳光激发Er~(3+):BaCl_2荧光粉上转换发光用于太阳能电池 |
| 3.3.4 未掺杂激活离子的CeVO_4粉体基于黑体辐射上转换发光用于太阳能电池 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 基于双频激发Pr~(3+)掺杂微晶玻璃的上转换发光在白光调制及白光激光领域的应用探索 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 样品制备 |
| 4.2.2 测试与表征 |
| 4.2.3 光学测试平台 |
| 4.3 实验结果与讨论 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 基于双频激发稀土单掺微晶玻璃的蓝、绿、红上转换荧光快-慢响应光开关调制应用 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验部分 |
| 5.2.1 样品制备 |
| 5.2.2 测试与表征 |
| 5.2.3 光学测试平台 |
| 5.3 实验结果与讨论 |
| 5.3.1 双频激发Tm~(3+)/Er~(3+)掺杂微晶玻璃的蓝/绿上转换荧光快-慢光开关调制 |
| 5.3.2 双频激发Ho~(3+)掺杂微晶玻璃的红色上转换荧光快-慢光开关调制 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 基于不同波长的激光激发单掺Er~(3+)微晶玻璃的非线性光学性能及应用探索 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 实验部分 |
| 6.2.1 样品制备 |
| 6.2.2 测试与表征 |
| 6.2.3 非线性光学测试平台 |
| 6.3 实验结果与讨论 |
| 6.4 本章小结 |
| 第七章 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 附录1 基于三频激发Er~(3+)掺杂的微晶玻璃上转换发光用于太阳能电池 |
| 附录2 未掺杂激活离子的CeVO_4粉体基于黑体辐射上转换发光用于太阳能电池 |
| 附录3 基于双频激发Pr~(3+)掺杂微晶玻璃的上转换发光在白光调制及白光激光领域的应用探索 |
| 附录4 基于双频激发Tm~(3+)/Er~(3+)掺杂微晶玻璃的蓝/绿上转换荧光快-慢光开关调制 |
| 4.1 理论分析 |
| 4.1.1 快速的光开关调制 |
| 4.1.2 慢速的光开关调制 |
| 4.2 附录数据 |
| 附录5 基于双频激发Ho~(3+)掺杂微晶玻璃的红色上转换荧光快-慢光开关调制 |
| 5.1 理论分析 |
| 5.1.1 构建模型 |
| 5.1.2 电子态分析 |
| 5.1.3 快-慢光开关调制理论分析 |
| 5.2 附录数据 |
| 附录6 基于不同波长的激光激发单掺Er~(3+)微晶玻璃的非线性光学性能及应用探索 |
| 6.1 理论分析及模拟 |
| 6.1.1 在 808 nm激发下 |
| 6.1.2 在 980 nm激发下 |
| 6.1.3 在 1550 nm激发下 |
| 6.2 附录数据 |
| 攻读博士学位期间获得的研究成果 |
| 致谢 |
| 附件 |
（8）Yb3+、Ho3+掺杂纳米氟磷灰石的制备及发光性质研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 羟基磷灰石和氟磷灰石材料的应用与前景 |
| 1.3 稀土掺杂材料的性质及发展现状 |
| 1.4 本文的研究目的及意义 |
| 1.5 本文的主要研究内容 |
| 第二章 稀土掺杂上转换纳米材料的发光原理及研究进展 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 上转换发光简介及机制研究 |
| 2.2.1 稀土离子上转换发光简介 |
| 2.2.2 上转换发光机制 |
| 2.3 稀土掺杂上转换材料的研究进展 |
| 2.3.1 稀土掺杂上转换发光材料的制备 |
| 2.3.2 上转换纳米材料的应用 |
| 2.3.3 上转换材料发展趋势 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 Yb~(3+)、Ho~(3+)掺杂纳米氟磷灰石的制备及表征 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 水热法制备Yb~(3+)、Ho~(3+)掺杂纳米氟磷灰石纳米粒子 |
| 3.2.1 Yb~(3+)、Ho~(3+)掺杂纳米氟磷灰石纳米粒子的制备 |
| 3.2.2 不同时间、不同温度对FA:Yb~(3+)、Ho~(3+)形貌、结构的影响 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 Yb~(3+)、Ho~(3+)掺杂氟磷灰石纳米粒子的光学性质研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 不同Yb~(3+)掺杂比例对FA:Yb~(3+)、Ho~(3+)形貌、结构及光学性质的影响 |
| 4.3 不同Ho~(3+)掺杂比例对FA:Yb~(3+)、Ho~(3+)形貌、结构及光学性质的影响 |
| 4.4 本章小结 |
| 结论 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间取得的研究成果 |
（9）稀土掺杂上转换发光材料的制备及表征（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.1.1 发光概述 |
| 1.1.2 稀土发光材料 |
| 1.1.2.1 稀土元素 |
| 1.1.2.2 稀土发光材料性能及应用 |
| 1.2 上转换发光材料 |
| 1.2.1 上转换发光概述 |
| 1.2.2 上转换发光材料的组成 |
| 1.2.3 上转换发光机理 |
| 1.2.3.1 激发态吸收 |
| 1.2.3.2 双光子吸收 |
| 1.2.3.3 能量传递 |
| 1.2.3.4 光子雪崩 |
| 1.3 上转换发光材料的分类 |
| 1.3.1 氟化物体系 |
| 1.3.2 氧化物体系 |
| 1.3.3 氟氧化物体系 |
| 1.3.4 卤化物体系 |
| 1.3.5 含硫化合物体系 |
| 1.4 上转换发光材料的制备方法 |
| 1.4.1 高温固相反应法 |
| 1.4.2 溶胶-凝胶法 |
| 1.4.3 沉淀法 |
| 1.4.4 模板法 |
| 1.4.5 水/溶剂热法 |
| 1.4.6 喷雾热解法 |
| 1.4.7 微波合成法 |
| 1.5 上转换发光材料的表面修饰 |
| 1.5.1 无机壳层修饰 |
| 1.5.2 有机配体修饰 |
| 1.6 上转换发光材料的应用 |
| 1.6.1 上转换激光器应用 |
| 1.6.2 三维立体显示应用 |
| 1.6.3 生命科学应用 |
| 1.6.4 防伪技术应用 |
| 1.7 上转换材料发展趋势 |
| 1.8 本论文的选题意义及主要内容 |
| 1.8.1 选题意义 |
| 1.8.2 主要内容 |
| 第二章 Y_2O_3:Yb/Er发光材料的制备与表征 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验部分 |
| 2.2.1 仪器与药品 |
| 2.2.2 实验方法 |
| 2.2.2.1 ReCl_3的制备 |
| 2.2.2.2 溶剂热法制备Y_2O_3:Yb/Er |
| 2.2.3 表征手段 |
| 2.2.3.1 扫描电子显微镜观察（SEM） |
| 2.2.3.2 X射线衍射（XRD）分析 |
| 2.2.3.3 荧光光度计 |
| 2.2.3.4 其它表征仪器 |
| 2.3 结果与讨论 |
| 2.3.1 结构特征分析 |
| 2.3.1.1 反应温度的影响 |
| 2.3.1.2 反应时间的影响 |
| 2.3.1.3 煅烧处理的影响 |
| 2.3.1.4 煅烧处理温度的影响 |
| 2.3.1.5 溶剂比例的影响 |
| 2.3.2 上转换发光性能研究 |
| 2.3.2.1 Er~(3+)浓度变化对发光性能的影响 |
| 2.3.2.2 Yb~(3+)浓度变化对发光性能的影响 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 NaYF_4:Yb/Er晶型快速转变及其发光性能 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 仪器与药品 |
| 3.2.2 实验方法 |
| 3.2.2.1 ReCl_3的制备 |
| 3.2.2.4 溶剂热法制备NaYF_4:Yb/Er |
| 3.2.2.5 NaYF_4:RE~(3+)制备的影响因素及具体方案 |
| 3.2.3 表征手段 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 NaYF_4的晶型转变控制 |
| 3.3.2 六方相NaYF_4:Yb/Er的生长机理探究 |
| 3.3.3 NaYF_4:Yb/Er样品的上转换发光性能 |
| 3.3.3.1 Na_2HPO_4加入量的影响 |
| 3.3.3.2 反应时间和反应温度的影响 |
| 3.3.3.3 pH值的影响 |
| 3.3.3.4 Yb~(3+)掺杂浓度的影响 |
| 3.3.3.5 Er~(3+)掺杂浓度的影响 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 NaGdF_4:Yb/Er的溶剂热合成及性能表征 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 仪器与药品 |
| 4.2.2 实验方法 |
| 4.2.2.1 Re(NO_3)_3 的制备 |
| 4.2.2.2 溶剂热法制备NaGdF_4:Yb~(3+),Er~(3+) |
| 4.2.2.3 NaGdF_4:Yb~(3+),Er~(3+)制备的影响因素及具体方案 |
| 4.2.3 表征手段 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 实验条件的探索 |
| 4.3.1.1 反应温度和反应时间对样品发光强度的影响 |
| 4.3.1.2 反应溶液pH值对样品发光强度的影响 |
| 4.3.1.3 乙二胺四乙酸(EDTA)的加入量对样品发光强度的影响 |
| 4.3.1.4 稀土元素的掺杂浓度对样品发光强度的影响 |
| 4.3.2 NaGdF_4:Yb~(3+),Er~(3+)样品的XRD分析 |
| 4.3.3 NaGdF_4:Yb~(3+),Er~(3+)样品的红外图谱分析 |
| 4.3.4 NaGdF_4:Yb~(3+),Er~(3+)样品的SEM分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士期间发表的论文 |
（10）单红光上转换荧光纳米材料的制备及其荧光增强研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 反斯托克斯发光的机理 |
| 1.3 交叉弛豫以及光子雪崩效应 |
| 1.4 上转换纳米荧光材料的生物应用 |
| 1.5 上转换纳米荧光材料的荧光增强机理 |
| 1.6 稀土离子上转换发光研究进展 |
| 1.7 稀土离子掺杂的上转换红光增强的研究进展 |
| 1.8 本课题的主要研究目的以及研究内容 |
| 1.8.1 主要研究目的和研究意义 |
| 1.8.2 主要研究内容 |
| 参考文献 |
| 第二章 纳米材料的制备及表征原理 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 LSS水热法 |
| 2.3 油酸盐热分解法 |
| 2.4 实验药品 |
| 2.5 实验设备 |
| 2.6 样品制备方法 |
| 2.7 样品的表征手段以及测试方法 |
| 2.7.1 X射线衍射分析 |
| 2.7.2 扫描电子显微镜分析 |
| 2.7.3 透射电子显微镜分析 |
| 2.7.4 荧光光谱以及寿命分析 |
| 参考文献 |
| 第三章 NaYF_4:Mn~(2+)/Er~(3+)/Yb~(3+)纳米晶体的制备和光学性能研究 |
| 3.0 引言 |
| 3.1 实验方案的选择以及实验设计 |
| 3.2 不同Mn~(2+)浓度掺杂的NaYF_4:Er~(3+)/Yb~(3+)的XRD分析 |
| 3.3 不同Mn~(2+)含量的NaYF_4:Er~(3+)/Yb~(3+)的TEM分析 |
| 3.4 不同Mn~(2+)浓度掺杂NaYF_4:Er~(3+)/Yb~(3+)的上转换荧光光谱分析 |
| 3.5 不同Mn~(2+)浓度掺杂的NaYF_4:Er~(3+)/Yb~(3+)的时间分辨光谱分析 |
| 3.6 不同Mn~(2+)浓度掺杂的NaYF_4:Er~(3+)/Yb~(3+)的瞬态荧光光谱分析 |
| 3.7 Mn~(2+)/Er~(3+)之间的能量传递 |
| 3.8 Mn~(2+)/Er~(3+)/Yb~(3+)的上转换能量传递机理 |
| 参考文献 |
| 第四章 δ 掺杂核壳纳米粒子的制备及其上转换光学性能的研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 不同核壳纳米粒子的制备 |
| 4.3 不同核壳纳米粒子的XRD分析 |
| 4.4 三层核壳纳米晶体的TEM分析 |
| 4.5 三层核壳纳米晶体的EDS分析 |
| 4.6 三层核壳纳米晶体的上转换稳态荧光光谱分析 |
| 4.7 三层核壳纳米晶体的上转换瞬态荧光光谱分析 |
| 参考文献 |
| 第五章 KZnF_3:Mn~(2+)/Er~(3+)/Yb~(3+)纳米晶体的制备及荧光研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验的设计以及样品的制备 |
| 5.3 不同Yb~(3+)含量的KZnF_3的XRD分析 |
| 5.4 不同Mn~(2+)含量的KZnF_3:Er~(3+)/Yb~(3+)(0.1/0.9mol%)的XRD分析 |
| 5.5 不同Mn~(2+)含量的KZnF_3:Er~(3+)/Yb~(3+)的电镜以及EDS分析 |
| 5.6 引入的Mn~(2+)离子对KZnF_3晶体生长影响的机理研究 |
| 5.7 引入Mn~(2+)离子对KZnF_3晶体的上转换荧光的影响 |
| 参考文献 |
| 第六章 KMnF_3:Mg~(2+)/Er~(3+)/Yb~(3+)纳米晶体的光学性能研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 材料的制备方法 |
| 6.3 不同Mg~(2+)掺杂浓度下的样品的XRD分析 |
| 6.4 KMnF_3:Yb~(3+)/Er~(3+)/Mg~(2+)样品的TEM分析 |
| 6.5 KMnF_3:Yb~(3+)/Er~(3+)/Mg~(2+)样品的稳态荧光光谱的分析 |
| 6.6 KMnF_3:Yb~(3+)/Er~(3+)/Mg~(2+)样品的瞬态荧光光谱的分析 |
| 参考文献 |
| 第七章 结论和展望 |
| 7.1 主要研究内容和结论 |
| 7.2 展望 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间发表的学术论文目录 |
四、光子雪崩上转换的四能级模型（论文参考文献）
- [1]基于介孔SiO2@NaGdF4:Yb3+，Er3+纳米复合材料的制备及其载药与成像研究[D]. 周爽. 长春理工大学, 2021
- [2]高发光效率的稀土上转换纳米材料的制备及其应用[D]. 李华. 青岛科技大学, 2020(01)
- [3]离子掺杂氟磷灰石上转换材料光学性质研究[D]. 彭凯. 长春理工大学, 2019(01)
- [4]用于生物标记的NaYF4:Yb3+/Er3+的制备与表征[D]. 周瑞森. 青岛科技大学, 2017(01)
- [5]稀土掺杂KLa（MoO4）2的制备及上转换发光特性研究[D]. 何蕙羽. 吉林建筑大学, 2017(10)
- [6]还原氧化石墨烯/NaGdF4:Yb,Er纳米复合材料的制备及光热现象的研究[D]. 杨超卿. 海南大学, 2017(02)
- [7]基于双频激发稀土离子掺杂材料的上转换发光及应用探索[D]. 陈智. 华南理工大学, 2017(06)
- [8]Yb3+、Ho3+掺杂纳米氟磷灰石的制备及发光性质研究[D]. 张钦涵. 长春理工大学, 2017(02)
- [9]稀土掺杂上转换发光材料的制备及表征[D]. 吕蒙. 青岛科技大学, 2016(08)
- [10]单红光上转换荧光纳米材料的制备及其荧光增强研究[D]. 黄章宇. 河南大学, 2016(03)