研究目的
开发具有高量子产率和稳定性的高效单波段绿色上转换材料,用于防伪和塑料回收应用。
研究成果
La2O3:Yb3+,Ho3+微晶实现了单波段绿色上转换2.6%的创纪录高量子产率,具有稳定的颜色输出,并通过概念验证安全标签展示了其在防伪和塑料回收应用中的潜力。
研究不足
La2O3具有吸湿性,在潮湿空气中会水解生成La(OH)3,随时间推移导致UC发射淬灭。解决方案包括与外来离子共掺杂或聚合物封装,但本研究未充分解决长期稳定性问题。
1:实验设计与方法选择:
通过高温固相反应合成La2O3:Yb3+,Ho3+微晶,优化掺杂浓度,并采用XRD、SEM、DRS和上转换发光测量表征结构与光学性能。
2:样品选择与数据来源:
使用高纯度RE2O3(RE=La,Yb,Ho)为原料,制备不同Yb3+和Ho3+浓度的样品。
3:实验设备与材料清单:
设备包括布鲁克D8 Discover X射线衍射仪、珀金埃尔默Lambda 950分光光度计、蔡司Supra 60 VP扫描电镜、自制980 nm激光二极管PL系统、可调谐钛宝石激光器、CCD光谱仪及光电倍增管;材料包含RE2O3(ChemPur)、氧化铝坩埚及用于安全标识的橡胶胶水。
4:实验流程与操作步骤:
样品经1300–1650°C煅烧、研磨后表征,在980 nm激发下测量上转换特性及功率密度变化,通过自制系统测定上转换量子产率(UCQY)。安全标识通过将荧光粉与橡胶胶水混合后涂抹于钞票制作。
5:数据分析方法:
采用线性拟合分析功率依赖性,CIE 1931坐标评估颜色稳定性,能量传递模型解析上转换机制。
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XRD
D8 Discover
Bruker
Characterize crystal structure of samples
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Spectrophotometer
Lambda 950
Perkin-Elmer
Measure diffuse reflectance spectra
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SEM
Supra 60 VP
Zeiss
Study morphology and particle size
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CCD Spectrometer
CCS200
Thorlabs
Record UC emission spectra
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Multichannel Scaling Card
Timeharp 260
PicoQuant
Read output for rise and decay measurements
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Neutral Density Filter
NDC-100C-2
Thorlabs
Tune laser power density
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Temperature Controller
TCLDM9
Thorlabs
Maintain laser diode temperature
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Digital Camera
SX540 HS
Canon
Capture images of security labels
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Laser Diode
Roithner
Excitation source for UC measurements
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Tunable Laser
SolsTiS
M2 Laser
Excitation source for PL excitation spectrum
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Photomultiplier Tube
R928p
Detect UC emission for decay measurements
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Furnace
Carbolite BLF-17
Calcinate samples
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CO2 Laser
VLS3.50
Cut master pattern for security labeling
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