浏览全部资源
扫码关注微信
反向能量传递增强Er3+上转换发光
增强出版Back Energy Transfer Enhances Er3+ Upconversion Luminescence
- 发光学报 2023年44卷第9期 页码：1552-1559
- 作者机构：
1.中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 发光学及应用国家重点实验室， 吉林 长春 130033
2.中国科学院大学， 北京 100049
- 作者简介：
[ "杨润（1997-），男，黑龙江哈尔滨人，硕士研究生，2020年于吉林大学获得学士学位，主要从事稀土纳米材料发光性质及其生物功能化的研究。2464189279@qq.com" ]
[ "李齐清(1990-)，男，福建福州人，博士，2018年于中国科学院大学获得博士学位，主要从事稀土掺杂上转换纳米发光材料的研究。 E-mail: liqiqing0742@sina.cn" ]
[ "常钰磊（1984-），男，吉林通化人，博士，副研究员，博士生导师，2013年于吉林大学获得博士学位，主要从事光子纳米材料及应用的研究。yuleichang@ciomp.ac.cn" ]
- 基金信息：国家自然基金(62075217;11874354;11874355;61575194);国家重点研发计划(2021YFA0715603);吉林省科技厅项目(20210101148JC;202512JC010475440;20230508104RC);发光学及应用国家重点实验室(SKLA⁃2019⁃02;SKLA⁃2020⁃09)
DOI：10.37188/CJL.20230100
中图分类号： O482.31纸质出版日期：2023-09-05，
收稿日期：2023-04-19，
修回日期：2023-05-04，
扫 描 看 全 文
杨润,陈浩然,涂浪平等.反向能量传递增强Er3+上转换发光[J].发光学报,2023,44(09):1552-1559.
YANG Run,CHEN Haoran,TU Langping,et al.Back Energy Transfer Enhances Er3+ Upconversion Luminescence[J].Chinese Journal of Luminescence,2023,44(09):1552-1559.
杨润,陈浩然,涂浪平等.反向能量传递增强Er3+上转换发光[J].发光学报,2023,44(09):1552-1559. DOI： 10.37188/CJL.20230100.
YANG Run,CHEN Haoran,TU Langping,et al.Back Energy Transfer Enhances Er3+ Upconversion Luminescence[J].Chinese Journal of Luminescence,2023,44(09):1552-1559. DOI： 10.37188/CJL.20230100.
摘要
提高上转换发光效率是促进上转换发光材料实际应用的关键。在NaErF
4
@NaYF
4
体系中，惰性NaYF
4
壳层可以抑制高组分Er
3+
掺杂下的发光浓度猝灭，其上转换发光主要来源于Er
3+
⁃Er
3+
的能量传递上转换。本文利用共沉淀法制备了Er
3+
和Yb
3+
分区掺杂的NaErF
4
@NaYbF
4
@NaYF
4
核壳结构的纳米颗粒，通过包覆惰性壳层研究Er
3+
⁃Yb
3+
⁃Er
3+
之间的能量传递和反向能量传递过程。由于808 nm波长只能激发Er
3+
而不能激发Yb
3+
，因此在808 nm波长激发下，Er
3+
在惰性壳层的保护作用下将激发态能量传递给Yb
3+
，随后通过反向能量传递回Er
3+
，使得Er
3+
的上转换发光增强。实验结果发现，当中间层Yb
3+
掺杂浓度为100%时，绿色和红色上转换发光最大增强倍数为24.9和9.79。
Abstract
Improving the upconversion luminescence efficiency is the key to promoting the practical application of upconversion luminescent materials. In the NaErF
4
@NaYF
4
system， the inert NaYF
4
shell can inhibit the concentration quenching under high Er
3+
doping， and the upconversion luminescence is mainly from the energy transfer upconversion of Er
3+
-Er
3+
. In this paper， Er
3+
and Yb
3+
partition doped NaErF
4
@NaYbF
4
@NaYF
4
core-shell nanoparticles were prepared by the coprecipitation method， and the energy transfer and back energy transfer processes between Er
3+
-Yb
3+
-Er
3+
was studied. Since the 808 nm can only excite Er
3+
but not Yb
3+
， under 808 nm excitation， Er
3+
harvests the pumping energy and transfers it to Yb
3+
and subsequently back to Er
3+
due to the protection offered by NaYF
4
inert outer shell， which finally enhances the upconversion luminescence of Er
3+
. When the doping concentration of Yb
3+
in the intermediate layer is 100%， the maximum enhancement multiple is 24.9 and 9.79 for green and red upconversion， respectively.
关键词
稀土纳米材料上转换发光反向能量传递β-NaErF4
Keywords
rare earth nanoparticlesupconversion luminescenceback energy transferβ-NaErF4
references
DING M Y， CUI S S， FANG L， et al. NIR-I-responsive single-band upconversion emission through energy migration in core-shell-shell nanostructures ［J］. Angew. Chem. Int. Ed.， 2022， 61（29）： e202203631. doi: 10.1002/anie.202203631http://dx.doi.org/10.1002/anie.202203631
RESZCZYŃSKA J， GRZYB T， SOBCZAK J W， et al. Visible light activity of rare earth metal doped （Er3+， Yb3+ or Er3+/Yb3+） titania photocatalysts ［J］. Appl. Catal. B Environ.， 2015， 163： 40-49. doi: 10.1016/j.apcatb.2014.07.010http://dx.doi.org/10.1016/j.apcatb.2014.07.010
PARNICKA P， MAZIERSKI P， GRZYB T， et al. Influence of the preparation method on the photocatalytic activity of Nd-modified TiO2 ［J］. Beilstein J. Nanotechnol.， 2018， 9： 447-459. doi: 10.3762/bjnano.9.43http://dx.doi.org/10.3762/bjnano.9.43
CHEN Y， CHEN Q， SONG L， et al. Preparation and characterization of encapsulation of europium complex into meso-structured silica monoliths using PEG as the template ［J］. Microporous Mesoporous Mater.， 2009， 122（1-3）： 7-12. doi: 10.1016/j.micromeso.2008.12.021http://dx.doi.org/10.1016/j.micromeso.2008.12.021
CAVALLO C， SALLEO A， GOZZI D， et al. Solid solutions of rare earth cations in mesoporous anatase beads and their performances in dye-sensitized solar cells ［J］. Scientific Reports， 2015， 5： 16785-1-15. doi: 10.1038/srep16785http://dx.doi.org/10.1038/srep16785
ADHIKARI R， GYAWALI G， CHO S H， et al. Er3+/Yb3+ co-doped bismuth molybdate nanosheets upconversion photocatalyst with enhanced photocatalytic activity ［J］. J. Solid State Chem.， 2014， 209： 74-81. doi: 10.1016/j.jssc.2013.10.028http://dx.doi.org/10.1016/j.jssc.2013.10.028
RESZCZYNSKA J， IWULSKA A， SLIWINSKI G， et al. Characterization and photocatalytic activity of rare earth metal-doped titanium dioxide ［J］. Physicochem. Probl. Miner. Process.， 2012， 48（1）： 201-208.
GRAUEL B， WÜRTH C， HOMANN C， et al. Volume and surface effects on two-photonic and three-photonic processes in dry co-doped upconversion nanocrystals ［J］. Nano Res.， 2022， 15（3）： 2362-2373. doi: 10.1007/s12274-021-3727-yhttp://dx.doi.org/10.1007/s12274-021-3727-y
KAISER M， WÜRTH C， KRAFT M， et al. Explaining the influence of dopant concentration and excitation power density on the luminescence and brightness of β-NaYF4∶Yb3+，Er3+ nanoparticles： measurements and simulations ［J］. Nano Res.， 2019， 12（8）： 1871-1879. doi: 10.1007/s12274-019-2450-4http://dx.doi.org/10.1007/s12274-019-2450-4
ZHANG F， WAN Y， SHI Y F， et al. Ordered mesostructured rare-earth fluoride nanowire arrays with upconversion fluorescence ［J］. Chem. Mater.， 2008， 20（11）： 3778-3784. doi: 10.1021/cm800489ehttp://dx.doi.org/10.1021/cm800489e
FRENZEL F， WÜRTH C， DUKHNO O， et al. Multiband emission from single β-NaYF4（Yb， Er） nanoparticles at high excitation power densities and comparison to ensemble studies ［J］. Nano Res.， 2021， 14（11）： 4107-4115. doi: 10.1007/s12274-021-3350-yhttp://dx.doi.org/10.1007/s12274-021-3350-y
CHEN J， GAO Y X， WANG C， et al. Effective regulation of upconversion luminescence in NaErF4 and NaErF4@SiO2 core-shell particles ［J］. Ceram. Int.， 2022， 48（10）： 14315-14322. doi: 10.1016/j.ceramint.2022.01.321http://dx.doi.org/10.1016/j.ceramint.2022.01.321
GAO W， XING Y， CHEN B H， et al. Enhancing red upconversion emission in NaErF4@NaYF4 core-shell nanoparticles by introducing Yb3+ ions as energy trapping centers ［J］. J. Alloys Compd.， 2023， 936： 168371. doi: 10.1016/j.jallcom.2022.168371http://dx.doi.org/10.1016/j.jallcom.2022.168371
LIU Y F， PAN G C， GAO H P， et al. Single band red emission of Er3+ ions heavily doped upconversion nanoparticles realized by active-core/active-shell structure ［J］. Ceram. Int.， 2021， 47（13）： 18824-18830. doi: 10.1016/j.ceramint.2021.03.220http://dx.doi.org/10.1016/j.ceramint.2021.03.220
LI Q Q， XIE X Y， WU H， et al. Superenhancement photon upconversion nanoparticles for photoactivated nanocryometer ［J］. Nano Lett.， 2023， 23（8）： 3444-3450. doi: 10.1021/acs.nanolett.3c00495http://dx.doi.org/10.1021/acs.nanolett.3c00495
禹庭， 郑成中， 赵闪闪， 等. Monte Carlo模拟在稀土掺杂发光材料能量传递机理研究中的应用进展 ［J］. 发光学报， 2022， 43（9）： 1390-1404. doi: 10.37188/cjl.20220188http://dx.doi.org/10.37188/cjl.20220188
YU T， ZHENG C Z， ZHAO S S， et al. Progress on application of monte carlo simulation in studying energy transfer mechanisms for rare-earth luminescent materials ［J］. Chin. J. Lumin.， 2022， 43（9）： 1390-1404. （in Chinese）. doi: 10.37188/cjl.20220188http://dx.doi.org/10.37188/cjl.20220188
ANGELI G K， BATZAVALI D， MAVRONASOU K， et al. Remarkable structural diversity between Zr/Hf and rare-earth MOFs via ligand functionalization and the discovery of unique （4， 8）-c and （4， 12）-connected frameworks ［J］. J. Am. Chem. Soc.， 2020， 142（37）： 15986-15994. doi: 10.1021/jacs.0c07081http://dx.doi.org/10.1021/jacs.0c07081
ARTIUSHENKO O， ÁVILA E P， NAZARKOVSKY M， et al. Reusable hydroxamate immobilized silica adsorbent for dispersive solid phase extraction and separation of rare earth metal ions ［J］. Sep. Purif. Technol.， 2020， 231： 115934-1-10. doi: 10.1016/j.seppur.2019.115934http://dx.doi.org/10.1016/j.seppur.2019.115934
YAO X T， ZHEN H R， ZHANG D F， et al. Microwave-assisted hydrothermal synthesis of broadband Yb3+/Er3+ co-doped BiOI/Bi2O4 photocatalysts with synergistic effects of upconversion and direct Z-scheme heterojunction ［J］. Colloids Surf. A Physicochem. Eng. Aspects， 2022， 648： 129276. doi: 10.1016/j.colsurfa.2022.129276http://dx.doi.org/10.1016/j.colsurfa.2022.129276
LIAO C， ZHAO X R， JIANG X Y， et al. Hydrothermal fabrication of novel three-dimensional graphene oxide-pentaerythritol composites with abundant oxygen-containing groups as efficient adsorbents ［J］. Microchem. J.， 2020， 152： 104288-1-7. doi: 10.1016/j.microc.2019.104288http://dx.doi.org/10.1016/j.microc.2019.104288
SALTON I， IOFFE K， BURSHTEIN T Y， et al. Lanthanoid coordination compounds as diverse self-templating agents towards hierarchically porous Fe-N-C electrocatalysts ［J］. Mater. Adv.， 2022， 3（21）： 7937-7945. doi: 10.1039/d2ma00596dhttp://dx.doi.org/10.1039/d2ma00596d
相国涛， 刘小桐， 夏清， 等. β-NaYF4∶Yb3+ /Er3+@β-NaYF4∶Yb3+的上转换发光特性 ［J］. 发光学报， 2020， 41（6）： 679-683. doi: 10.3788/fgxb20204106.0679http://dx.doi.org/10.3788/fgxb20204106.0679
XIANG G T， LIU X T， XIA Q， et al. Upconversion luminescence properties of β-NaYF4∶Yb3+ /Er3+ @β-NaYF4∶Yb3+ ［J］. Chin. J. Lumin.， 2020， 41（6）： 679-683. （in Chinese）. doi: 10.3788/fgxb20204106.0679http://dx.doi.org/10.3788/fgxb20204106.0679
ZHANG Y， XU S， LI X， et al. Concentration quenching of blue upconversion luminescence in Tm3+/Yb3+ co-doped Gd2⁃（WO4）3 phosphors under 980 and 808 nm excitation ［J］. J. Alloys Compd.， 2017， 709： 147-157. doi: 10.1016/j.jallcom.2017.03.125http://dx.doi.org/10.1016/j.jallcom.2017.03.125
0
浏览量
141
下载量
0
CSCD
- 网络PDF下载
- WORD下载
- Meta-XML下载
- BibTeX下载
- Endnote下载
- RefMan 下载
- NoteExpress下载
- NoteFirst下载
关联资源
相关文章
相关作者
相关机构
- 地址：长春市经济技术开发区东南湖大路3888号 邮编：130033
- 联系电话：0431-86176862 Email：fgxbt@126.com
- 本系统由Light学术出版中心、北京北大方正电子有限公司共建 吉ICP备11002662号-17
京公网安备11010802024621 - 本系统建议在Chrome、 IE9+ 以上版本浏览器阅读本站内容，360浏览器请切换至极速模式
- Cookies帮助我们提供服务并提供个性化体验。使用本网站，即表示您同意我们使用Cookies
