氧化锆三维有序大孔的制备.docx

. Chem. 2008, 47, 9654-9659
ZrO2:Er3+,Yb3+三维有序大孔的
制备及上转换发光
吉林大学董彪、宋宏伟、白雪
中国科学院曲雪松、潘国辉、赵海峰、王芳和覃瑞飞
摘要:采用溶胶-凝胶法结合聚苯乙烯乳胶球模板技术成功制备了ZrO2: Er3+, Yb3+三维有序大孔(3DOM)材料,并对其形貌、表面的物化性质及上转换发光(UC-PL)性能进行了研究。研究结果表明该材料在半导体激光器978nm激光的激励下有孔隙率和较强的UC-PL性能。与无孔样品相比较,由于3DOM材料能减少无辐射弛豫,使得红色(4F9/2-4i15/2)到绿色(4S3/2/2H11/2-4i15/2)的相对辐射强度明显下降,我们还能观察到随着励磁功率的增加,绿光到红光的相对辐射强度显著增加。当励磁功率和Yb3+浓度足够高时,间接三光子填充过程中发生绿光辐射,。
1 简介
它有表面积和空隙量大、孔径可调、作为小中大孔及多孔氧化物材料具有化学惰性这几个吸引人的特点,由于其具有引起宽电位的催化性能、在今后的应用中可作为吸附剂和主体,这让它备受关注[1-7]。具有多孔结构的新型多功能材料的下一个发展方向是尽可能地把它应用到所需领域。目前预期的新型多功能材料不只是结合了用于传递和储存具体物质的腔结构还结合了用于实时跟踪和检测物体的光致发光(PL)。最近,很多人致力于上述的含半导体量子点(QDs)和稀土掺杂纳米发光材料的各种纳米发光材料的制备[4-7]。石某等人报道了铕掺杂Y2O3纳米沉积碳纳米管在多壁碳纳米管的表面会发光[6]。前不久,杨某等人通过沉积YVO4合成了一种基于药物输送系统的介孔二氧化硅SBA-15:Eu3+表面纳米层药物释放的程度随着光的改变而发生变化[7]。此外,三维有序大孔这种高度有序的新型多孔材料在吸附、分离、催化剂、传感器、和光子晶体中的广泛应用引起了人们对它的兴趣[8-14]。三维有序大孔的半导体发光基质的结构体系和稀土掺杂材料的研究之前曾被报道[11-13]。杨某等人[12]最近谈到LoPO4的合成:Tb反蛋白并研究了光子禁带对自发辐射的影响。
对于介孔系统而言,尽管它和药物结合时释放了这个对象的PL标签,但PL纳米颗粒只有嫁接到孔或通过共价/非共价键才能对表面进行黏合,因此这仍是物理吸附。药物传递过程中不完全连接和相位分离可以使PL纳米颗粒从多孔支架浸出,因此改变PL强度不能对药物的释放量起到校正作用。一种能自身产生PL的多孔材料是释放药物的理想载体。对于3DOM结构,我们以前只关注下转换发光材料,很少关注上转换发光(UC-PL)的3DOM纳米结构知识[14]。由于掺杂三价稀土离子的材料从近红外到可见光波长范围内都可产生上转换发光,这表明其在三维显示、红外探测、发光器件、生物标记等中都有潜在应用,这让它备受关注[15-18]。基于上述思想,本文中我们合成了具有三维结构的UC-PL纳米材料ZrO2:Er3+,Yb3+并对其发光特性进行研究。我们选用具有高硬度、高折射率、光学透明性、化学稳定性、光热稳定性的ZrO2作为3DOM结构的上转换发光(UC-PL)主体[19-21]。由于3DOM结构的内在结构和具有高表面积、3DOM结构和UC-PL性质的物理性能,目前具有3DOM结构的ZrO2:Er3+,Yb3+材料有望实现许多