上转换发光技术研究报告
上转化发光实验报告
实验名称：共沉淀法制备NaYF4 ∶Tm3 + , Yb3 +的上转换发光近来许多三价稀土离子如Er3 +, Tm3 +等被掺杂到各种基质材料中作为发光中心, 而Yb由于其特殊的能级结构和长激发态寿命, 被用作敏化中心。
以NaYF4 为基质的上转换发光材料是近年来发现的并迄今为止上转换发光效率最高的材料体系之一, 其中六方相晶体对上转换荧光材料的发光效率有很大的贡献。
Tm3 + , Er3 +掺杂NaYF4 等氟化物材料早在20世纪70年代中期就有了研究, 因其在固体激光、三维平板显示和生物探针等方面有着潜在的应用, 近来更加受到关注.目前，以NaYF4为基质的上转换材料已有很多报道。
本实验是制备NaYF4:Tm,Yb的上转换材料。
在近红外光激发下，发出蓝绿色光，其上转换过程为间接敏化发光。
一．实验目的1.了解上转换发光的机理2.掌握制备上转换的试验方法3.通过上转化实验操作初步了解实验的流程4.通过初步的实验学习掌握实验室仪器的使用二．实验原理与传统典型的发光过程（只涉及一个基态和一个激发态）不同，上转换过程需要许多中间态来累积低频的激发光子的能量。
其中主要有三种发光机制：激发态吸收、能量转换过程、光子雪崩。
这些过程均是通过掺杂在晶体颗粒中的激活离子能级连续吸收一个或多个光子来实现的，而那些具有f电子和d电子的激活离子因具有大量的亚稳能级而被用来上转换发光。
然而高效率的上转换过程，只能靠掺杂三价稀土离子实现，因其有较长的亚稳能级寿命。
上转换发光，即：反-斯托克斯发光（Anti-Stokes），由斯托克定律而来。
斯托克定律认为材料只能受到高能量的光激发出低能量的光，换句话说，就是波长短的频率高的激发出波长长的频率低的光。
比如紫外激发出可见光，或者蓝光激发出黄色光，或者可见光激发出红外光。
但是后来人们发现，其实有些材料可以实现与上述定律正好相反的效果，于是我们称其为反斯托克斯发光，又称上转换发光。
上转换发光材料研究进展
观落划多虧毕业设计（论文）上转换发光材料研究进展 化学与化工系 应用化工技术 2010级4班李超锋 1023100826刘志亮助教◦一三年五月二十日题目 系（院） 专业 班 级 学生姓名 学 号 指导教师 职 称上转换发光材料研究进展摘要本文概述了纳米上转换发光材料的研究价值和应用前景。
上转换由斯托克斯定律而来，斯托克斯定律认为材料只能受到高能量的光激发，发出低能量的光，换句话说，就是波长短的频率高的激发出波长长的频率低的光。
比如紫外线激发发出可见光，或者蓝光激发出黄色光，或者可见光激发出红外线。
但是后来人们发现，其实有些材料可以实现与上述定律正好相反的发光效果，于是我们称其为反斯托克斯发光，又称上转换发光。
迄今为止，上转换发光都发生在掺杂稀土离子的化合物中，主要有氟化物、氧化物、含硫化合物、氟氧化物、卤化物等NaYF4是目前上转换发光效率最高的基质材料，比如NaYF4，Er, Yb，即镱铒双掺时，Er做激活剂，Yb作为敏化剂。
关键词：上转换发光；稀土离子；激活剂；敏化剂Review of Research on Up-conversion LuminescenceMaterialsAbstractOutlines the value of up-conversion luminescenee nano-materials research and applicati on prospectsUp-c onversion by Stokes ' law, Stokes ' law of that material can only be affected by high energy light fires, a low-energy light, in other words, short wavelength high frequency excitation wavelength long low frequency light. Such as ultraviolet excitation emits visible light, or Blue-ray-i nduced yellow light, or visible light brings out the infrared. But as it turns out, in fact, some of the materials can be achieved with this law is the opposite of a glow effect, so we called anti-Stokes ' luminescenee, also known as up-conversion. So far, the up-conversion occurs in compounds doped with rare earth ions in the main fluoride, oxide, oxides, halides, sulfur-containing compounds, fluorine NaYF4 is the current best of up-conversion luminescenee efficiency matrix material, such as NaY F4,Er, Yb, that is, whe n erbium-ytterbium-doped, Er do activator, Yb as a sen sitizer.Keywords: Up-c onv ersio n; Rare earth ions; Activator; Sen sitizer目录第一章引言 (2)第二章上转换材料目前存在的问题 (2)2.1基质 (3)2.2掺杂离子 (3)第三章上转换发光材料研究进展 (3)3.1稀土氟化物纳米颗粒的上转换材料 (4)3.2纳米上转换发光材料 (5)3.3新型稀土离子掺杂氧化物基上转换发光材料 (5)3.4氟氧碲酸盐玻璃上转换荧光材料 (6)3.5S I O2包覆上转换发光材料N A(Y0.57Y B0.39E R0.04)F4的研究 (7)第四章总结与展望 (7)参考文献 (8)谢辞 (9)第一章引言随着频率上转换材料研究的深入和激光技术的发展，人们在考虑拓宽其应用领域和将已有的研究成果转换成高科技产品。
上转换发光材料应用进展及其检测系统的研究
上转换发光材料应用进展及其检测系统的研究近年来，上转换发光材料因其独特的光学特性和广泛的应用前景而受到了广泛关注。
上转换发光材料能够将低能量的入射光转换为高能量的发射光，具有重要的应用价值。
本文将综述上转换发光材料应用进展及其检测系统的研究。
上转换发光材料已经在生物医学领域、光伏领域和光电子领域等多个领域中得到了广泛应用。
在生物医学领域中，上转换发光材料可作为生物标记物、医学成像剂和治疗剂等。
例如，在生物标记领域，将上转换发光材料修饰在抗体等生物分子上，可以实现细胞和组织的高灵敏度成像。
在光伏领域中，上转换发光材料可以改善光伏电池的光吸收能力，提高光电转化效率。
在光电子领域中，上转换发光材料可以用于制备高亮度的发光二极管和激光器等。
目前，上转换发光材料应用的进展主要包括两个方面：一是开发新的上转换发光材料，二是提高上转换发光材料的光转换效率。
在材料的开发方面，研究人员通过合成新的上转换发光材料来扩展其应用范围。
例如，研究人员设计和合成了一系列基于稀土离子的上转换发光材料，如钇铝石榴石（YAG）：铕、荧光玻璃、纳米晶等。
这些新的材料具有较高的上转换效率和良好的光稳定性，适用于不同领域的应用。
在提高上转换发光材料的光转换效率方面，研究人员采取了多种策略。
一方面，通过调控材料的结构和组分，改善上转换发光材料的光转换效率。
例如，研究人员通过调控激发态和发射态之间的能级跃迁概率来提高材料的上转换效率。
另一方面，研究人员设计了一系列新的上转换发光系统，如核壳结构纳米材料和能量传递系统等，以提高光转换效率。
这些策略的应用使得上转换发光材料的光转换效率得到了显著提高，促进了其在实际应用中的开发和应用。
此外，上转换发光材料的检测系统也是研究的重要方向。
合适的检测系统可以准确测量上转换发光材料的光转换效率和性能，为材料的研发和应用提供支持。
目前，常用的上转换发光材料检测系统主要包括光学计量仪、光谱仪、荧光寿命仪等。
上转换发光材料及发光效率研究及展望
上转换发光材料及发光效率研究及展望在现代的光电子技术领域，上转换发光材料是一种十分重要的材料，其可以将低能量的光转换为高能量的光，并且具有高效率的特点。
上转换发光材料在LED制造、激光技术以及生物分析等领域都有着广泛的应用，并且在未来还有很大的发展潜力。
上转换发光材料的主要原理是通过吸收低能量的光，并将其能量由非辐射跃迁转移到高能级激发态，从而发射出高能量的光。
一种常见的上转换发光材料是稀土离子掺杂材料，如YAG：Ce材料。
在这个材料中，铈离子可以吸收紫外光，并将其转移到高能级的氧空位，然后通过辐射跃迁释放出蓝光。
为了提高上转换发光材料的发光效率，目前的研究主要集中在两个方面：一是优化材料的结构和组分，二是改善能量传输的过程。
对于材料的结构和组分的优化，研究人员通过调节材料的晶格结构、掺杂浓度以及添加辅助剂等方式来提高发光效率。
例如，研究人员改变YAG材料的晶格结构，将其转变为纳米晶体，可以增强材料的上转换发光效率。
此外，通过调节掺杂浓度和添加适量的辅助剂，也可以有效地改善材料的上转换效果。
另一方面，改善能量传输的过程也是提高上转换发光效率的关键。
目前，研究人员主要采用能量转移杂化的方法来实现高效能量传输。
通过将异质结构、量子点等功能层引入上转换发光材料中，可以实现能量转移的优化，从而提高发光效率。
例如，在稀土离子掺杂材料中引入量子点层，可以实现能量级间的匹配，从而提高发光效率。
展望未来，上转换发光材料的研究还有很大的发展潜力。
一方面，随着材料科学与纳米技术的不断发展，研究人员可以设计和合成更加高效的上转换发光材料。
另一方面，随着激光技术、光通信以及生物分析等领域的快速发展，对于高效的发光材料的需求不断增加，这将进一步推动上转换发光材料的研究。
综上所述，上转换发光材料是一种具有广泛应用前景和发展潜力的材料。
通过优化材料的结构和组分以及改善能量传输的过程，可以提高材料的发光效率。
展望未来，上转换发光材料的研究将在材料设计和合成、激光技术等领域取得更大的突破，为光电子技术的发展做出更大的贡献。
Yb3+／Tm3+共掺杂Sb2+O4荧光粉的制备及上转换发光性质研究
第３４卷，第３期 光谱学与光谱分析Ｖｏｌ畅３４，Ｎｏ畅３，ｐｐ６３０‐６３３２０１４年３月 ＳｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙａｎｄＳｐｅｃｔｒａｌＡｎａｌｙｓｉｓＭａｒｃｈ，２０１４ Ｙｂ３＋／Ｔｍ３＋共掺杂Ｓｂ２Ｏ４荧光粉的制备及上转换发光性质研究李瑞琴，邱建备，杨正文倡，廖佳燕，吴航俊，赖神风，宋志国，杨 勇，周大成，王荣飞昆明理工大学材料科学与工程学院，云南昆明 ６５００９３摘 要 高温固相法制备了Ｙｂ３＋／Ｔｍ３＋共掺的Ｓｂ２Ｏ４发光粉体，研究了其上转换发光性质。
在９８０ｎｍ半导体激光器的激发下，样品发射较强的近红外（８００ｎｍ）和较弱的蓝色（４８０ｎｍ）及红色（６８０ｎｍ）上转换发光。
粉末样品中稀土Ｙｂ３＋及Ｔｍ３＋浓度对上转换发光性质具有显著的影响，随着Ｙｂ３＋或Ｔｍ３＋浓度的增加，上转换发光增强；Ｔｍ３＋掺杂浓度达０畅８％时其上转换发光强度达到最大，之后上转换发光随Ｔｍ３＋浓度的增加而减弱，这是由于浓度猝灭引起的。
探讨了粉末样品的上转换发光机理，在９８０ｎｍ激发下Ｔｍ３＋的蓝光和近红外上转换发光均属于二光子的上转换发光过程。
关键词 Ｓｂ２Ｏ４∶Ｙｂ３＋／Ｔｍ３＋；上转换发光；稀土；发光粉；蓝光二光子中图分类号：Ｏ４８２畅３ 文献标识码：Ａ ＤＯＩ：１０畅３９６４／ｊ畅ｉｓｓｎ畅１０００‐０５９３（２０１４）０３‐０６３０‐０４ 收稿日期：２０１３‐０５‐０３，修订日期：２０１３‐０９‐１６ 基金项目：国家自然科学基金项目（５１００２０６８）资助 作者简介：李瑞琴，１９９１年生，昆明理工大学材料科学与工程学院本科生 ｅ‐ｍａｉｌ：１５１２７７９３８６＠ｑｑ．ｃｏｍ倡通讯联系人 ｅ‐ｍａｉｌ：ｙａｎｇｚｗ＠ｋｍｕｓｔ畅ｅｄｕ畅ｃｎ引 言 上转换发光是指在光致发光的激发过程中，在长波长光的激发下产生短波长的光发射，从本质上讲，这类发光现象是一种反斯托克斯发光过程。
上转换发光在激光技术、光纤通信技术、光纤放大器、三维立体显示、红外探测技术与防伪、白光ＬＥＤ和温度测控方面具有广泛的应用前景［１，２］。
上转换发光纳米材料的构建及其生物成像应用研究中期报告
上转换发光纳米材料的构建及其生物成像应用研究中期报告一、研究背景生物成像技术可以帮助科学家观察生物物质和生物过程，通过发光纳米材料作为探针，可以实现对生物分子、细胞、组织及其变化的高灵敏度和高特异性探测。
发光纳米材料具有比常规有机染料和金属离子更好的稳定性、荧光亮度和可控性，因此近年来备受关注。
目前，发光纳米材料的种类繁多，包括荧光量子点、金属纳米簇、金纳米棒等。
其中，金纳米簇由于它们在特定频段吸收和发射光谱，能够发挥独特的发光性质，已成为近年来研究的热点。
二、研究目的本研究的目的是通过构建一种能够在生物体内发光的金纳米簇作为生物成像探针，以便于研究生物体内的化学变化、生物活动和分子相互作用。
同时，通过对该金纳米簇的表面进行修饰以及与其他生物分子进行功能化，可以实现更加精确和高效的生物成像，为生物医学研究提供有力支持。
三、研究内容及进展1.合成金纳米簇通过还原反应和表面修饰等方法，成功合成了具有良好发光性质的金纳米簇，并对其进行了表征和分析。
2.构建发光纳米材料将金纳米簇固载于不同材质的载体上，如多孔硅材料和有机聚合物材料，以便于在生物体内进行应用。
同时，通过具有疏水性或亲水性的表面修饰，进一步优化材料的发光和稳定性。
3.生物成像应用研究采用荧光显微镜、成像流式细胞仪和生物体内成像等技术手段，对所构建的金纳米簇的生物成像性能进行了评估和验证。
结果表明，该金纳米簇能够在生物体内实现高灵敏度和特异性的探测，并能够溶解于水相溶液中，进一步拓展了其应用范围。
四、研究展望本研究展望进一步对金纳米簇进行优化，提高其应用性能，加强其与细胞、生物分子等的相互作用，有望进一步推动生物成像技术的发展。
上转换发光技术研究报告讲解
针对上转换发光PCT定量检测（如：热景）对
上转换发光定量的PCT定量检测 （如：热景）
万孚飞测®PCT定量检测
稀土离子荧光颗粒和上转换发光存在技术 标记抗体富集纯化：临床诊断更特异，更
问题, 技术不够成熟
准确，技术成熟
标准曲线范围相对较窄，线性范围窄（只 能测量到50ng/ml，0.01~50 ng/ml）及灵敏 度不足
APTE为光子添加能量转移过程, ESA为激发态吸收, COS 为合作敏化, COL 为合作发光过程, TPAE为双子光激发过程, PA 为光子雪崩过程。
2012，上转换荧光技术在食品安全检测中的应用
技术背景
UCP颗粒作为生物标记物在1995年便已引起了美国军方的重视，在国 防部下属DARPA（Defense Advanced Research Projects Agency）的大 力支持之下，开发了基于上转换发光技术的手持式传感器（UPTbased handheld sensor）以及流式细胞仪（Compact UPT-based flow cytometers），用于对战场上可能使用的多种生物战剂进行快速的预 警与鉴定。
UCP颗粒的上转换发光是“低能光激发、高能光发射”； 一般荧光颗粒是“高能光激发、低能光发射”的，也叫下转换发光。
技术背景
上转换发光的机制分为激发态吸收(excited state absorption, ESA)、能量 转移(energy transfer, ET)和光子雪崩(photon avalanche, PA)三个过程,完成 上转换发光过程大致需要六个步骤：
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上转换发光技术研究报告
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技术背景
上转换发光技术(up-converting phosphor technology, UPT)：利用UCP颗粒 （稀土离子）作为荧光材料，通过吸收较低能量的长波红外光, 发射高能 量的短波可见光来实现能量上转换，此现象称反Stokes 效应。
上转换发光材料的制备、性能及应用研究
上转换发光材料的制备、性能及应用研究上转换发光材料是一种具有广阔应用前景的新兴材料。
本文将介绍上转换发光材料的制备方法、性能特点以及其在不同领域中的应用研究进展。
上转换发光材料是一种能够将低能量的激发光转换为高能量的发光现象的材料。
它与传统的下转换发光材料不同，后者是将高能量的激发光转换为低能量的发光。
上转换发光材料在生物医学成像、显示技术、能源转换等众多领域具有广泛的应用前景。
上转换发光材料的制备主要包括物理法和化学法两种方法。
物理法主要利用高能粒子注入或离子注入的方式在晶格中引入能级，从而实现上转换发光。
化学法则是通过掺杂或配位原子的方式，改变晶格结构或能带结构，实现上转换发光效果。
这两种制备方法各有特点，可以根据具体需求选择合适的方法。
上转换发光材料的性能特点主要体现在以下几个方面。
首先，上转换发光材料具有较高的上转换效率，能够将低能量的激发光转换为高能量的发光，从而提高能量利用效率。
其次，上转换发光材料具有较宽的光谱范围，可以实现多色发光，满足不同应用的需求。
另外，上转换发光材料具有较长的激发寿命，对于进行长时间激发发光的应用具有较大优势。
最后，上转换发光材料还具有较高的光学稳定性和化学稳定性，能够在不同环境下稳定发光，具有较长的使用寿命。
在生物医学成像领域，上转换发光材料被广泛应用于生物标记和活体成像。
由于其较长的激发寿命和较宽的光谱范围，上转换发光材料可以通过激发发光的方式实现对生物样本的高对比度成像。
同时，上转换发光材料具有较高的光学稳定性和化学稳定性，能够在生物体内稳定发光，对生物体无毒副作用。
在显示技术领域，上转换发光材料能够实现全彩色显示。
由于其较宽的光谱范围，上转换发光材料可以发射多种颜色的发光，从而实现更丰富的显示效果。
另外，由于其较高的光学稳定性和化学稳定性，上转换发光材料能够在长时间使用中保持较好的显示效果。
在能源转换领域，上转换发光材料被应用于太阳能电池和发光二极管中。
上转换发光材料研究进展与应用
上转换发光材料研究进展与应用近年来，上转换发光材料作为一种新型发光材料，在光学领域展现出了巨大的潜力。
其独特的能量转换机制使其在光电子学、显示技术和生物荧光成像等领域得到了广泛的应用和研究。
本文将介绍上转换发光材料的研究进展以及其在各个领域中的应用。
上转换发光材料是一种在外界激发下能将低能量光转换为高能量光的材料。
这种能量转换机制是通过将两个或多个低能量光子吸收而形成的。
在激发过程中，一个或多个电子从基态跃迁到激发态，然后释放出一个高能量光子来进行光致发光。
因此，相比于传统的发光材料，上转换发光材料具有更高的效率和更宽的发光波段范围。
上转换发光材料的研究进展得益于近年来对材料设计和合成技术的持续发展。
例如，通过改变晶体结构和化学组成，可以调控发光材料的能带结构和能量转换过程。
此外，利用纳米材料和量子点等新型结构也使得上转换发光材料的效率和发光特性得到了显著提升。
在激光技术方面，上转换发光材料是一种潜在的替代品。
由于其能够将多个低能量激光束转换为高能量激光束，上转换发光材料被广泛应用于频率倍频、调频和调制激光等领域。
此外，上转换发光材料还可用于制备光学放大器、光学透镜、摄像头和激光指示器等。
在显示技术方面，上转换发光材料可以用于提高显示器的颜色饱和度和亮度。
通过将上转换发光材料掺杂到液晶显示器或有机发光二极管中，可以实现更宽的发光波长范围和更高的发光效率。
此外，上转换发光材料还可以用于柔性显示器的制备，提供更大的设计灵活性和机械稳定性。
在生物荧光成像方面，上转换发光材料也正在发挥着重要作用。
由于其较长的发光寿命和较小的自发发光背景，上转换发光材料可以提高荧光成像的分辨率和对比度。
这使得其在生物领域的细胞成像、分子探测和医学诊断等方面具有广阔的应用前景。
总之，上转换发光材料作为一种新型的发光材料，具有高效率、宽波段和独特的光致发光特性。
在激光技术、显示技术和生物荧光成像等领域，上转换发光材料正在得到广泛的研究和应用。
上转换发光材料及发光效率研究及展望
第37卷第9期2009年9月化 工 新 型 材 料N EW CH EMICAL MA TERIAL S Vol 137No 19・5・基金项目:国家自然科学基金(20876002),北京市自然科学基金重点项目(2091002),北京市自然科学基金(2082009),北京市属高等学校人才强教计划资助项目作者简介:杜海燕(1956-),女,教授,从事功能材料的研究。
联系人:孙家跃(1955-),男,教授,博导,从事无机功能材料的研究。
上转换发光材料及发光效率研究及展望杜海燕 杨志萍 孙家跃3(北京工商大学化工学院,北京100037)摘 要 综述了上转换发光材料的进展。
介绍了上转换发光的基本机制,较新的上转换发光材料,并分析了发光效率的影响因素。
对上转换发光材料的发展进行了展望。
关键词 上转换,稀土离子,发光材料R esearch status and prospect of upconversion luminescencematerials and luminescence eff iciencyDu Haiyan Yang Zhiping Sun Jiayue(School of Chemical Engineering ,Beijing Technology and Business U niversity ,Beijing 100037)Abstract The research progress of upconversion luminescence materials were summarized ,the basic mechanisms ofupconversion luminescence and the sorts of upconversion luminescence materials were introduced.The factors affecting the luminescence efficiency was analyzed.The development of upconversion luminescence materials were prospected.K ey w ords upconversion ,rare earth ion ,luminescence material 大多数稀土发光材料是利用稀土离子吸收高能量的短波辐射,发出低能量长波辐射的Stokes 效应。
稀土离子的上转换发光及研究进展
第23卷 第3期物 理 学 进 展Vol.23,No.3 2003年9月PRO GRESS IN PHYSICS Sept.,2003文章编号:1000Ο0542(2003)03Ο0284Ο15稀土离子的上转换发光及研究进展杨建虎,戴世勋,姜中宏(中国科学院上海光学精密机械研究所,上海 201800)摘 要: 稀土离子的上转换发光由于其在短波长激光器方面的潜在应用而受到了广泛的重视,本文总结了稀土离子中常见的几种不同的发光机制,分析了几种常见稀土离子在不同的泵浦方式下的发光方式,讨论了稀土离子上转换发光对基质成分的依赖性及其研究进展,并对稀土离子上转换发光的研究及应用进行了展望。
关键词: 稀土离子;上转换发光;上转换激光器;研究进展中图分类号: TQ171 文献标识码: A0 引 言稀土离子的上转换发光是指当采用波长较长的激发光照射掺杂稀土离子的样品时,发射出波长小于激发光波长的光的现象。
上转换发光现象对于稀土掺杂的样品来说:一方面,对于应用于光纤放大器、平面光波导等器件来说是不利的,它降低了泵浦光的转换效率,提高了器件的噪声指数[1,2];另一方面,随着信息处理、数据存储、水下通信、视频显示及表面处理等技术的迅速发展,越来越需要高效率、低价格、高性能的可见光波长的激光光源,尤其是蓝绿激光[3,4,5]。
获得蓝绿光激光输出的方法有以下几种[6,7,8]:1)利用非线性光学晶体的倍频方法;2)直接利用宽带隙半导体材料直接激发;3)利用稀土离子掺杂材料的上转换发光。
上转换发光与其它方法相比具有如下优点[9,10]:1)可以有效降低光致电离作用引起基质材料的衰退;2)不需要严格的相位匹配,对激发波长的稳定性要求不高;3)输出波长具有一定的可调谐性。
另外,上转换发光更有利于简单、廉价及结构紧凑小型激光器系统的发展。
在稀土离子掺杂的晶体、玻璃、光纤等材料中都有上转换发光现象的报道,有的甚至获得了瓦量级的上转换激光输出。
上转换发光材料的制备及其在太阳电池中的应用研究的开题报告
上转换发光材料的制备及其在太阳电池中的应用研究的开题报告一、研究背景及意义随着太阳能光伏技术的快速发展，太阳电池已经成为一种主流的可再生能源发电设备。
然而，由于太阳能光谱的分布特性以及太阳能电池材料自身特性的限制，太阳电池的能量转化效率仍然存在一定的提升空间。
其中，光谱分布宽而弱的波段对光伏转换效率影响较大，因此，学术界一直致力于开发新的光学材料来提高太阳电池的光伏转换效率。
上转换发光材料作为一种新型光学材料，具有将光源中低能量光转换成高能量光的能力，从而可以扩展太阳能电池的光响应范围，促进太阳能电池的光电转化效率。
因此，研究上转换发光材料的制备方法及其在太阳电池中的应用具有重要意义。
二、研究内容和方案本研究旨在制备一系列上转换发光材料，并探究其在太阳电池中的应用。
具体内容如下：1、制备上转换发光材料。
通过文献查阅和实验室实践，从多种荧光分子中筛选合适的分子，采用溶剂热法、水热法等方法制备上转换发光材料，优化制备工艺。
2、材料结构表征与性能测试。
利用X射线衍射仪、扫描电镜、紫外-可见吸收光谱等方法对所制备的材料进行结构表征，并测试其光电性能。
3、太阳电池的性能测试。
将所制备的上转换发光材料应用于太阳能电池中，测试其光电转化效率和稳定性，并与传统太阳电池进行对比分析。
三、研究意义和期望结果1、研究上转换发光材料的制备方法，为扩展光伏响应范围提供了新思路。
2、通过对光电性能的测试与对比分析，可以深入探究上转换发光材料在太阳电池中的应用效果，为理解其光电转化机理提供更多实验数据。
3、研究期望得到较高的太阳能电池光电转化效率，并展望上转换发光材料在太阳电池中的潜在应用前景，为太阳能电池的实际应用提供技术支持。
四、研究计划和预期进展时间节点研究任务预期进展第1~2个月文献查阅，确定上转换发光材料的制备方案确定制备方案第3~5个月材料的制备与表征制备并表征上转换发光材料第6~8个月材料光电特性测试测试材料的光电性能第9~10个月材料在太阳电池中的应用评估评估上转换发光材料在太阳电池中的应用效果第11~12个月数据分析，论文撰写与提交撰写并提交毕业论文五、预期成果和贡献1、预期成果：成功制备一系列上转换发光材料，并探究其在太阳电池中的应用效果，获得一定的研究成果。
上转换发光材料报告
上转换发光材料报告发光材料是一类特殊的材料，其能够通过吸收能量并将其转换为可见光。
这种材料具有广泛的应用领域，包括照明、显示技术、荧光探针等。
上转换发光材料是一种在能谱中吸收较短波长的光，然后辐射出较长波长的光的材料。
下面的报告将探讨上转换发光材料的原理、制备方法以及应用领域。
上转换发光材料的原理是基于荧光共振能量转移的过程。
当上转换材料吸收较短波长的光时，其能级会上升到一个高能态。
然后，这个高能态会通过与另外一个低能态的材料接触来转移能量。
转移能量的过程中，原本处于低能态的材料会上升到一个高能态，并发射出一个较长波长的光子，即上转换光。
制备上转换发光材料的方法有多种，其中最常见的是溶液法和固相法。
溶液法是将上转换材料的前体物质溶解在适当的溶液中，然后通过加热或者其他方式进行结晶，最终得到上转换发光材料。
固相法则是将上转换材料的前体物质混合在一起，并通过高温处理使其相互反应生成上转换发光材料。
此外，还有一些其他的方法，如气相沉积法、脉冲激光沉积法等。
上转换发光材料在许多领域具有广泛的应用，其中最重要的应用之一是照明领域。
传统的照明方法往往会消耗大量的能源，而上转换发光材料可以将较短波长的光转化为可见光，从而提高能源利用率。
此外，上转换发光材料还在显示技术中得到了广泛的应用。
例如，一些荧光剂被用于增强液晶显示屏的亮度和颜色饱和度。
另外，上转换发光材料还可以应用于荧光探针领域。
通过将上转换材料与特定的生物分子结合，可以实现对生物样品的高灵敏度检测。
总结起来，上转换发光材料是一类具有特殊光学性质的材料，它能够将较短波长的光转换为较长波长的光。
制备上转换发光材料的方法有多种，如溶液法和固相法。
这种材料在照明、显示技术以及荧光探针等领域有着广泛的应用前景。
随着技术的进一步发展，相信上转换发光材料在各个领域将发挥越来越重要的作用。
上转换发光 荧光强度增强 综述
上转换发光（Upconversion Luminescence，UCL）是一种具有特殊光学性质的发光材料，它能够将低能量的光转换成高能量的光，从而使荧光强度增强。
近年来，上转换发光材料在生物医学成像、生化传感、光催化等领域展现出了巨大的应用潜力。
在本文中，我们将对上转换发光原理、材料与应用进行深入的综述，帮助读者全面了解这一领域的最新进展和发展趋势。
一、上转换发光原理上转换发光原理是一种非线性光学过程，它基于能级跃迁和能量转移的原理。
当上转换材料受到辐射光激发时，发生能级跃迁，从而使得低能级的光子被转换成高能级的光子。
这一过程可以通过多种机制实现，包括能级跃迁、受激辐射和多光子吸收等。
通过精心设计材料的结构和成分，可以实现不同波长的上转换发光，从可见光到近红外光甚至紫外光。
二、上转换发光材料目前已经发现的上转换发光材料种类繁多，包括稀土离子掺杂的纳米颗粒、配位聚合物、过渡金属配合物等。
这些材料在上转换发光过程中具有不同的光学特性和应用潜力。
稀土离子掺杂的纳米颗粒具有较高的上转换效率和发光稳定性，适用于生物医学成像和生化传感。
而配位聚合物和过渡金属配合物则具有较宽的光学带隙，适用于光催化和光储能等领域。
三、上转换发光应用上转换发光材料在生物医学成像、生化传感、光催化、光储能等领域具有重要的应用价值。
在生物医学成像方面，上转换发光材料可以实现多模态成像，同时具有较高的空间分辨率和深度穿透能力，有望成为下一代生物成像技术的主要发展方向。
在生化传感方面，上转换发光材料可以实现高灵敏度和高选择性的生化分析，有望应用于临床诊断和药物筛选等领域。
在光催化和光储能方面，上转换发光材料可以实现可见光响应的高效能量转换，具有巨大的环境和能源应用前景。
四、个人观点与展望从我个人的角度来看，上转换发光作为一种新型发光材料，具有广阔的应用前景和科研价值。
我认为，未来上转换发光材料将在生物医学成像、生化传感、光催化、光储能等领域发挥重要作用，并引领光学材料和光电器件的发展方向。
828nm激发下Nd_3_掺杂TiO_2上转换发光的研究
800 ∃ 、 900 ∃ 下 , 经 2h 的热 处理 后的 XRD 图 , 从图 可以 看到 在 600 ∃ 下 , 样 品主 要 以锐 钛矿 形 式存 在 , 并 没 有 N d2 O3 的 0 05% 、 峰 , 说明 Nd 3+ 已经很好的 进入 晶格中 了 ; 在 800 ∃ 下 , 样 品除 了锐钛矿相还出现了少量的金红 石相 , 说明在这 个温度下 , 晶 型开始由锐钛矿向金红石相转变 , 在 900 ∃ 时样品就 几乎完全 是金红石相了 , 锐钛矿 完全消失 , 只有极少量的 烧绿石相 ( N d2 ( T iO3 ) 3 存在。其中虽然在 600 ∃ 时样品 呈现单 一的晶型 , 但
通过图 2 可以看到 , 样品在 440~ 590nm 范围内有较 为宽 泛的发射峰 , 这是由于在 4F3/ 2 以上的能级分很多 , 而其分布非 常密集 [ 9] , 容易发生 多声子 弛豫 , 导 致了 发光 效率 低 , 发射 峰 宽化。而 且 N d3+ 的 离 子 半径 在 0 112nm 左 右 , 而 T iO 2 中 T i4+ 的半径是 0 068nm, 在 N d 3+ 进入晶格 后必定 会引起 晶格 的畸变 , 这也是导致发射峰宽化的又一原因。 其中 493nm 和 565nm 处有明显的上转换 发光 , 主要 是来 自 4G 9/ 2 4I9/ 2 ( 493nm) , 4G 7/ 2
3+Βιβλιοθήκη 掺杂量为 0 05% 和是晶型明显没有 800 ∃ 时的晶型完好 , 这可以通过特 征峰比较 出来。
0 5% 时 , 样 品对光的吸 收强度 没有 太大 变化 , 掺 杂浓 度高 的 掺 杂量 为 1% 和 5% 的样品比较可以看 出 , 太 大量 的掺 入稀土 反而 抑制了 对光 的 吸收 , 这应 该 是 由于 N d 3+ 浓度 太 高 , N d3+ 之 间 偶极 作 用 增 大 [ 8] , 阻碍了对能量的吸收。
上转换发光材料研究进展和应用
上转换发光材料研究进展和应用发光材料是一种能够吸收能量并将其转化为光能的物质。
它们具有广泛的应用领域，包括显示技术、照明、生物医学和光电子学等。
在过去的几十年中，人们对发光材料进行了深入研究，取得了重大突破。
本文将介绍发光材料的研究进展和应用。
发光材料的研究进展主要集中在三个方面：发光机制的理解、材料性能的改进和新型材料的发现。
首先，对发光机制的理解是发光材料研究的基础。
发光的机制可以分为两类：激发态发光和复合态发光。
激发态发光是指一个分子或晶体在受到能量激发后进入激发态，然后返回到基态时发射光辐射。
复合态发光是指在材料中形成的复合态能级与基态能级之间的跃迁所产生的发光。
研究者通过实验和理论模拟，对这些机制进行了深入研究，为设计和制备高效发光材料提供了理论指导。
其次，材料性能的改进是发光材料研究的关键。
研究人员通过调控材料的化学组成、晶体结构和形貌等因素，改善发光材料的光电性能。
例如，改变材料的能带结构和态密度，可以调控材料的能带间隙和发光颜色。
此外，改善材料的光吸收和发射效率、延长发光寿命等也是研究的热点。
通过材料性能的改进，可以提高材料的发光亮度、色纯度和稳定性，满足不同应用的需求。
最后，新型发光材料的发现也推动了发光材料研究的进展。
基于纳米技术的发展，研究人员发现了一系列新型发光材料，如量子点、金属有机骨架材料和钙钛矿材料等。
这些材料具有独特的电子结构和发光性能，可以在光电子学、生物医学和显示技术等领域得到广泛应用。
例如，量子点具有可调谐的发光波长和窄的发光带宽，可以用于显示屏、白光LED和生物探针等；钙钛矿材料具有高得率的载流子发光和高量子效率，被广泛应用于太阳能电池、光电二极管等领域。
除了以上的研究进展，发光材料在实际应用中也取得了显著的成果。
例如，LED照明技术已经取代传统的白炽灯和荧光灯，成为绿色、高效的照明选择。
显示技术也从CRT发展到LCD、OLED和MicroLED等新型显示技术，提供了更高的显示质量和更低的能耗。
上转换发光纳米技术及其在食品安全检测中应用研究进展
上转换发光纳米技术及其在食品安全检测中应用研究进展李向丽1，谭贵良2，张娜1，刘垚2，吴世嘉3，王周平3，董军4（1.中山火炬职业技术学院生物医药系,广东中山 528436）（2.广东省中山市质量计量监督检测所,广东中山528403）（3.江南大学食品学院，江苏无锡 214122）（4.电子科技大学中山学院，广东中山 528403）摘要：近年来发展起来的上转换发光纳米技术正成为研究的热点。
与放射性同位素标记，酶标记、化学发光标记以及有机荧光染料和量子点等其他荧光材料标记相比，上转换发光纳米技术具有灵敏度高、稳定性好、选择性好、便于观察、操作简单且不损伤样本、无背景荧光等诸多优点，克服了放射性污染、酶不稳定、灵敏度差、化学发光重现性差等缺点，在细胞和组织成像研究、生物分子定量检测等方面有着广泛的应用，取得了令人瞩目的研究成果。
本文介绍了上转换发光纳米材料的激发态吸收等3种发光机制、发光材料组成、水热法等4种合成方法以及硅烷化法等6种表面修饰方法。
在此基础上对上转换发光纳米技术在食品安全检测中的应用进行了总结和展望。
关键词：上转换发光纳米材料；发光机制；合成方法；表面修饰；食品安全；检测 文章篇号：1673-9078(2014)8-280-287Upconversion Fluorescent Nanoparticles Technology in Food InspectionLI Xiang-li 1, TAN Gui-liang 2, ZHANG Na 1, LIU Y ao 2, WU Shi-jia 3, W ANG Zhou-ping 3, DONG Jun 4(1.Department of Biomedicine, Zhongshan Torch Technology College, Zhongshan 528436, China) (2.Zhongshan Supervision Testing Institute of Quality & Metrology, Zhongshan 528403, China)(3.School of Food Science and Technology, Jiangnan University, Wuxi 214122, China)(4.Zhongshan Institute, University of Electronic Science and Technology of China, Zhongshan 528403, China)Abstract: Upconversion fluorescent nanoparticles technology) is a new emerging technique that has attracted increasing attention in recent years. Compared with other labeling techniques such as radioisotopic labeling, enzymatic labeling, chemiluminescent labeling, organic fluorescent dyes, and quantum dots (QDs), upconversion fluorescence nanoparticles have unique advantages such as high photostability, high detection sensitivity, good selectivity, easyobservation and operation, no damage to the sample, and no background fluorescence. In addition, this technique has overcome several shortcomings of other prevalent methods, such as radioactive contamination, enzyme-instability, poor sensitivity, and poor reproducibility of chemiluminescence. It has been widely applied to imaging studies of cells and tissues, quantitative detection of biomolecules, etc., and has achieved remarkable outcomes. In this study, three upconversion mechanisms of UCNPs (e.g., excited-state absorption), their composition, four preparation methods (e.g., hydrothermal method), and six surface modification methods (e.g., Stober method) were reviewed. Subsequently, it provides a perspective to the application of UPNT in food inspection.Key words: upconversion fluorescent nanoparticles; upconversion mechanism; preparation method; surface modification; food safety application纳米材料是纳米技术领域中被研究最多、应用最广泛的部分。
ZnO基上转换发光薄膜组织与性能的研究开题报告
ZnO基上转换发光薄膜组织与性能的研究开题报告
一、研究背景
随着照明、显示、显示器、电子电器等领域的快速发展，发光材料
的需求量不断增加。
在此背景下，ZnO被广泛研究作为一种潜在的发光
材料，其具有优良的电学、光学和机械性能以及较高的化学稳定性和低
成本。
目前，通过在ZnO基上制备转换发光薄膜已经成为了研究的热点。
二、研究内容
本研究旨在制备ZnO基上的转换发光薄膜，并对其组织和性能进行
研究。
具体研究内容包括以下几个方面：
1.制备ZnO基底材料。
采用化学气相沉积法制备ZnO基底材料，优化实验条件，得到表面质量和晶格结构良好的ZnO基底材料。
2.制备转换发光薄膜。
采用物理沉积法或化学气相沉积法制备转换
发光薄膜，研究不同材料、不同条件下制备的薄膜的物理化学性质和结构。
3.研究薄膜的光电性能。
利用光谱分析仪研究薄膜的发光性能和发
光机制，分析其荧光光谱和荧光寿命等光电性能指标。
4.优化薄膜制备的工艺参数。
通过优化制备工艺参数，得到质量优良、具有较高稳定性的ZnO基上的转换发光薄膜。
三、研究意义
本研究将深入研究ZnO基底材料和转换发光薄膜的材料组织和性能，在制备工艺中探究关键因素，进一步提升转换发光材料的性能和应用效果，拓展其在照明、显示、电子电器等领域的应用。
上转换发光材料研究进展和应用
多声子无辐射跃迁
低的多声子无辐射 跃迁几率除了能够 保证长的激发态寿 命外，还可以保证 上转换过程中的辐 射跃迁不被碎灭。
材料温度
几乎每个材料都有一 个淬灭温度，发光效 率随着温度的增加先 增加，达到某个极大 值后，又随着温度的 增加开始下降。
上转换发光的影响因素
浓度
通常情况下，在一定 范围内，上转换发光 效率随着稀土离子浓 度的增大而增大，浓 度过高时发生浓度淬 灭。
上转换发光材料
姓名：林碧婷 学号：20102401072 班级：10化一
上转换发光
上转换发光的机理 上转换发光材料的合成 上转换发光的影响因素 上转换发光的过程形式 上转换发光材料的应用进展
上转换发光材料的发展前景
上转换发光的机理
上转换发光是基于稀土元素4f电子间的跃迁, 由于外壳层电子对4f电子的屏蔽作用,使得4f电子 态之间的跃迁受基质的影响很小,每种稀土离子都 有其确定的能级位置,不同稀土离子的上转换过程 不同[3]
用含高化学活性组分的化合物前驱体, 在液相下将这些 原料均匀混合, 并进行水解、缩合反应, 在溶液中形成稳定 的透明溶胶体系。溶胶经陈化胶粒间缓慢聚合, 形成三维网 络结构的凝胶, 凝胶经干燥、烧结得到所需产品[17]。是一种 湿化学合成法。 分类：水溶液溶胶-凝胶法、醇盐溶液-凝胶法
上转换材料的合成
（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。
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上转换发光技术研究报告
广州万孚生物技术股份有限公司
技术背景
上转换发光技术(up-converting phosphor technology, UPT)：利用UCP颗粒 （稀土离子）作为荧光材料，通过吸收较低能量的长波红外光, 发射高能 量的短波可见光来实现能量上转换，此现象称反Stokes 效应。
技术背景
中国科学院、军事医学科学院、北京热景生物技术有限公司等几家机 构于2001年开始自主进行UPT系统研究，研制出纳米（10-20nm）尺 度高发光效率UCP颗粒，突破了以亚微米（400nm）UCP颗粒作为标 记物的传统思路，最终建立了从纳米UCP颗粒制备、纳米UCP颗粒修 饰活化、纳米UPT免疫层析技术平台建立、UPT生物传感器研制在内 的技术平台。
上转换发光技术的不足
由于技术缺陷，国外（主要是美国）对上转换发光技术的研究已基本停止， 国内的上转换发光技术的研究刚起步技术还不成熟。
由于上转换发光效率和上转换激光器件结构、稀土离子的掺杂方案和基质 材料还是存在问题，导致结果不太稳定。
2007，稀土纳米上转换发光材料研究进展； 2007，上转换发光材料及发光效率研究及展望； 2011，上转发光国内外技术现状、发展趋势（网站资料）
UCP颗粒的上转换发光是“低能光激发、高能光发射”； 一般荧光颗粒是“高能光激发、低能光发射”的，也叫下转换发光。
技术背景
上转换发光的机制分为激发态吸收(excited state absorption, ESA)、能量 转移(energy transfer, ET)和光子雪崩(photon avalanche, PA)三个过程,完成 上转换发光过程大致需要六个步骤：
APTE为光子添加能量转移过程, ESA为激发态吸收, COS 为合作敏化, COL 为合作发光过程, TPAE为双子光激发过程, PA 为光子雪崩过程。
2012，上转换荧光技术在食品安全检测中的应用
技术背景
UCP颗粒作为生物标记物在1995年便已引起了美国军方的重视，在国 防部下属DARPA（Defense Advanced Research Projects Agency）的大 力支持之下，开发了基于上转换发光技术的手持式传感器（UPTbased handheld sensor）以及流式细胞仪（Compact UPT-based flow cytometers），用于对战场上可能使用的多种生物战剂进行快速的预 警与鉴定。
针对上转换发光PCT定量检测（如：热景）对比优势：技术成熟、灵 敏度更高、线性范围宽和稳定性更强的特点 上转换发光定量的PCT定量检测 （如：热景） 万孚飞测®PCT定量检测
பைடு நூலகம்
稀土离子荧光颗粒和上转换发光存在技术 标记抗体富集纯化：临床诊断更特异，更 问题, 技术不够成熟 准确，技术成熟 标准曲线范围相对较窄，线性范围窄（只 11点定标，线性范围宽（0.1~100ng/ml）， 能测量到50ng/ml，0.01~50 ng/ml）及灵敏 灵敏度高（0.01ng/ml） 度不足 磷光颗粒与生物活性分子的交联较繁琐， 发光效率低，稳定性差 反应时间长（20分钟），用血量大（血清 样本50ul） 纳米微粒共价交联：免疫反应更充分，更 稳定 反应时间短（15分钟），用血量小（血清 样本30ul）