本工作采用一锅溶剂热法分别制备了不同有机配体修饰的NaBiF₄:Yb³⁺/Er³⁺上转换纳米粒子(UCNPs), 并对其形貌和发光性能进行了研究。实验表明, 有机配体的软模板和导向作用可调控UCNPs的粒径和形貌, 且有机配体的缺陷钝化作用会使其发光增强。其中, 以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)和十六烷基三甲基氯化铵(CTAC)修饰的UCNPs的增强效果最为显著, 强度大约增加了9倍。此外, 本研究进一步考察了该UCNPs在不同的温度和pH条件下的发光强度的变化规律。结果表明, 在30~90 ℃之间, 其发光强度随着温度的升高而降低; 在强酸和强碱环境中, 其发光强度显著降低, 而在pH为5~6时, 其发光强度最大。

鉴于长余辉材料免实时激发特性可有效消除激发光源及复杂样品自体荧光的干扰, 近红外长余辉材料在生物成像领域受到了广泛关注。但其在荧光传感应用方面的报道相对较少, 尤其是利用长余辉纳米粒子来检测金属阳离子鲜有报道。本文采用水热法制备了Sn4+共掺的近红外长余辉纳米材料ZnGa2O4∶Cr3+,Sn4+ (ZGSC), 再以包硅处理得到在水溶液中分散性良好的荧光探针ZnGa2O4∶Cr3+,Sn4+@SiO2(ZGSC@SiO2)。基于Fe3+对长余辉材料ZGSC@SiO2的荧光猝灭效应, 构建了一种选择性好、无背景干扰的近红外长余辉荧光探针ZGSC@SiO2, 用于Fe3+的定量检测。采用时间分辨光谱可有效地消除背景干扰, 实现了高信噪比检测, 其线性范围为50~800 μmol/L, 检出限为25.12 μmol/L。选取了3种补铁口服液作为实际样品, 对其总铁含量以及Fe3+的含量进行检测, 并进行了加标实验。实验结果表明, 测定结果中总铁含量与标示值吻合; 3种样品中总铁含量的加标回收率为99.00%~99.79%, 相对标准偏差(RSD)为2.416%~3.808%; Fe3+含量的加标回收率为99.90%~102.69%, RSD为3.263%~4.296%, 满足测定要求。根据样品中总铁含量和Fe3+含量, 可计算得出Fe2+含量, 因此该荧光传感体系具有可同时检测Fe3+与Fe2+的优点, 可以用于补铁口服液中有效价态Fe2+的质量控制检测。

相较于蓝绿光长余辉材料, 近红光长余辉材料不仅种类少, 其性能也相对较差。本文探索基于余辉能量传递的机理, 实现将绿光长余辉材料SrAl2O4∶Eu2+,Dy3+的余辉能量传递给近红外光长余辉材料LiGa5O8∶Cr3+, 以此来增强LiGa5O8∶Cr3+的余辉性能。实验首先采用高温固相法分别合成SrAl2O4∶Eu2+,Dy3+和LiGa5O8∶Cr3+, 然后再按不同的质量比例混合均匀, 最后测试混合材料的余辉光谱性能。实验结果表明, 与SrAl2O4∶Eu2+,Dy3+混合后, 来自于LiGa5O8∶Cr3+的718 nm近红外余辉增强; 不同比例下混合后LiGa5O8∶Cr3+的余辉光谱增强效果不一, 其中两者比例为1∶1时, 能量传递效率最佳, LiGa5O8∶Cr3+的余辉最强。最后在监测LiGa5O8∶Cr3+的余辉718 nm的热释曲线中呈现了明显的SrAl2O4∶Eu2+,Dy3+的热释峰, 是两者之间存在能量传递的重要证据。该结果阐明了两种长余辉材料间余辉能量传递的可行性, 为改善近红外长余辉材料余辉性能提供了一种有潜力的方法。

采用水热法制备了可用于白光LED的红色发光材料BaSrMg(PO4)2∶Eu3+。 通过X射线衍射(XRD)和场发射扫描电子显微镜(FESEM)对其结构和形貌进行测试表征, 研究了不同pH值(5, 6, 7和8)和不同反应温度(120, 140, 160, 180和 200 ℃)对荧光粉的晶体结构和形貌的影响。 从XRD的结果可以看到, 当pH 6时合成的样品的衍射峰为较高强度的锐锋, FESEM扫描图像也显示该制备条件下获得了立方体形状的规则晶体。 在pH值分别为5, 7, 8时所制备的样品XRD图谱中大多是强度很弱的宽峰叠加了极少的锐锋, 表明样品为固熔体或者含有混合相, 这与FESEM扫描图像所显示的无定形态颗粒的结果相一致。 荧光光谱测试结果表明, 该荧光粉在394 nm波长光的激发下产生的发射谱包含了以下6组发射峰536 nm（5D1→7F1）, 578 nm（5D0→7F0）, 590 nm（5D0→7F1）, 613 nm（5D0→7F2）, 646 nm(5D0→7F3)和696 nm(5D0→7F4）。 荧光粉的激发光谱分别由361 nm(7F0→5D4), 380 nm(7F0→5L8),　394 nm(7F0→5L6)和464 nm(7F0→5D2)四组激发峰组成。 经过条件优化后制备的荧光粉的主要激发峰在394 nm(7F0 →5L6), 该荧光粉在394 nm波长光激发下产生的发射峰主峰在613 nm(5D0 →7F2)。 发射峰的劈裂随着pH值和温度的变化而改变, 这一现象说明了荧光粉的发光性质与它的晶体结构和颗粒形貌存在着密切的联系。

采用电化学法对Ag电极粗糙活化, 进而对含巯基基团的硫代水杨酸(TSA)进行表面增强拉曼光谱(SERS)研究。 研究表明, 溶液浓度与pH对增强效应影响显著, 1×10－3 mol·L-1与pH 4分别为增强效应的最佳浓度与酸度。 浓度增大由于空间位阻等因素影响而增强效应急速下降。 由TSA化学吸附所产生的S—Ag峰位基本不随pH改变; 但pH对峰强度有显著影响。 经对TSA在不同pH下的分布和机理研究表明, TSA是通过中性C6H4(COOH)SH分子中的硫醇端基脱H后与活化的Ag表面进行吸附, 形成S—Ag化学键而产生SERS光谱。 在较强碱性条件下负一价的C6H4(COO-)SH 可能与OH- 形成竞争吸附而不易产生SERS; 同时吸附基团巯基对羧基振动谱峰的变化以及对苯环共轭体系中的电子云分布有很大影响。

采用高温固相反应法在1 200 ℃下制备了Eu2+ 激活的BaSrMg(PO4)2高亮度白光荧光粉， 并对其晶体结构和发光性能进行了研究。 荧光光谱研究表明该荧光粉的发射光谱由两个谱带组成， 其中心分别位于424和585 nm处， 归结为Eu2+分别占据了基质中Sr2+， Ba2+格位而导致的4f 65d1→4f7电子跃迁。 两个发射峰的激发光谱均分布在250～400 nm的波长范围内， 峰值位于360 nm左右。 表明该荧光粉可被 INGaN管芯产生的近紫外辐射有效激发， 是一种性能良好的白光LED单一基质白光荧光粉。 深入考察了基质中不同Ba和Sr的比例、 Eu2+ 掺杂浓度对荧光粉发光强度和色坐标的影响， 并可通过改变上述参数实现该荧光粉的色坐标可调性， 在最优条件下该荧光粉发光已在白光区域。 考察了Eu2+掺杂浓度对荧光粉量子效率的影响， 为荧光粉的最佳掺杂浓度提供理论依据。