上转换发光.ppt

Up Conversion Photoluminescence Mechanism and Its Applications 姓名： l1959年，Bloemberge在Physical Review Letter上发表文章提出，用960nm的红外 光激发多晶ZnS，观察到了525nm绿色发 光。 l1966年，Auzel在研究钨酸镱钠玻璃时， 发现当基质材料中掺入Yb3+离子时，在 红外光激发下Er3+、Ho3+和Tm3+离子的可 见发光提高了两个数量级，由此正式提 出了“上转换发光”的观点。 l又称为反-斯托克斯发光（Anti-Stokes） ，斯托克斯定律认为材料只能受到高能 量波长短的光激发，发出低能量长波长 的光。而上转换发光认为长波长光激发 下，可持续发射波长比激发波长短的光 。 1959 年 Bloembergen 等人提出的 ,其原理是 同一个离子从基态能级 通过连续的多光子吸收 到达能量较高的激发态 能级的一个过程。 光子雪崩过程光子雪崩过程( PA)( PA) l1979 年Chivian等研 究Pr 3 + 离子在 LaCl 3 晶体中的上转换发光 时首次提出。 “光子 雪崩”是 ESA 和 ET 相结合的过程 l降低光致电离作用引起基质材料的衰退 ; l不需要严格的相位匹配, 对激发波长的稳 定性要求不高; l输出波长具有一定的可调谐性。 掺杂掺杂ErEr3+ 3+的材料 的材料 l通过两步或者更多步 的光子吸收实现上转 换过程。单掺Er3+的 材料，吸收 800 nm 的辐射，跃迁至可产 生绿色发射的4S3/2能 级。 图 800nm条件下 Er 3+ 离子的上转换发光机制 范等利用用水热法合成了花状 BiBi 2 2 WO WO 6 6 Er Er 3+ 3+球 球 型样品具有纯绿色上转换荧光，型样品具有纯绿色上转换荧光， Er Er 3+ 3+ 离子的掺 离子的掺 杂提高了罗丹明杂提高了罗丹明 B B 的吸附量以及的吸附量以及 BiBi 2 2 WO WO 6 6 光催化光催化 活性。活性。 Bi2 WO6 Er 3+ 双掺YbYb3+ 3+/ /Er Er3+ 3+的材料 的材料 lYb3+吸收近红外辐射，并 传递给Er3+，使Er3+离子 从4I11/2能级跃迁到4F7/2能 级。快速衰减，无辐射跃 迁到4S3/2，然后由4S3/2能 级产生绿色发射（4S3/2 4I15/2 ），实现以近红外光 激发得到绿色发射。 liuliu等人利用高温回流法制备了单分散纯的等人利用高温回流法制备了单分散纯的 - - NaYFNaYF 4 4 :Yb,Er(Tm) :Yb,Er(Tm) ，在，在980nm980nm波长激发下，发出波长激发下，发出 了绿色（蓝紫色）上转换荧光。了绿色（蓝紫色）上转换荧光。 NaYF4:Yb,Er(Tm) 上转换技术的应用进展上转换技术的应用进展 l 上转换发光材料在诸领域有着潜在的应 用前景。目前国际国内研究工作主要是 围绕在上转换激光器、三维立体显示、 生物荧光标记等方面进行。 （一）上转换激光器（一）上转换激光器 上转换光纤激光器实现了高转换效率、低激光 阀值、体积小、结构简单等优良特性。 上转换蓝绿色激光器的最高输出功率已达几百 毫瓦，但还不能够完全满足人们的需要。 随着科技的不断发展，对紫外波长的激光的应 用需求也不断提高，但在制备出高效的短波长 上转换激光材料之前，短波长上转换激光器仍 然是奋斗目标。 （二）显示技术（二）显示技术 近红外上转换发光显示器是一种高性能新型三维 立体显示器，具有体积小、效率高、色彩鲜艳、 寿命长等特点。 （三）生物荧光标志（三）生物荧光标志 近红外激发的上转换荧光材料做生物荧光标志可 以避免因紫外光激发生物体本身而产生的干扰信 号。 红外光的激发可以到达生物组织的更深层，检测 成像更加容易。 稀土离子掺杂的上转换荧光材料没有任何毒性。 上转换荧光标记技术刚开始起步，是生物医学发 光材料等领域的研究热点。 （四）防伪技术（四）防伪技术 l红外上转换材料配置的油墨是无色的，激励的 红外光源人眼是看不到的，因此这类材料具有 基本的防伪标识功能。 l使用高效的红外上转换材料和价格比较低廉的 红外激光器，达到标识和防伪目的，是一项含 量很高的防伪技术。用于图书发行、名牌包装 、证件、银行卡等防伪。 l很多化学家从事此项研究并取得成绩。研究成 果可以同时检测过个不同波段的激发可见光， 进行定量检测。具有很好的防伪性能。 上转换材料的发展前景上转换材料的发展前景 l节能环保是当今世界的主流, 扩大上转 换材料的应用范围自然也要以此为出发 点, 因此以上转换材料作为白光LED的荧 光物质是个不错的选择。目前, 市场