Тип публикации: статья из журнала
Год издания: 2026
Идентификатор DOI: 10.7868/S3034560X26050055
Ключевые слова: oxides, Rare earth oxysulfides, particle morphology, оксиды, оксисульфиды редкоземельных элементов, морфология частиц
Аннотация: Проведен синтез и исследованы ап-конверсионные свойства оксида Gd2O3:Yb3+, Er3+, Tm3+ и оксисульфида Gd2O2S:Yb3+, Er3+, Tm3+. Методом энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии выполнен анализ распределения элементов в полученных образцах. Химический состав подтвержден методом атомно-эмиссионной спектроскопии с индуктивно связанной плазмой. Кристаллические параметры оксисульфида уточнены методом Ритвельда: <i>P</i>3̅<i>m</i>1, <i>a</i> = 3.8529(5), <i>c</i> = 6.6659(1) Å, <i>V</i> = 86.15 Å3. Установлено, что ап-конверсионная люминесценция оксида Gd2O3:Yb3+, Er3+, Tm3+ и оксисульфида Gd2O2S:Yb3+, Er3+, Tm3+ вызвана передачей энергии от ионов иттербия к ионам тулия и эрбия и последующими излучательными переходами 1G4 → 3H6, 3F2.3 → 3H6, 3H4 → 3H6 иона Tm3+ и 2H11/2/4S3/2 → 4I15/2, 4F9/2 → 4I15/2 иона Er3+. На основании результатов измерения интенсивности люминесценции оксида и оксисульфида выявлен двухфотонный механизм ап-конверсии в зеленой, красной и ближней ИК-спектральных областях. Цветовые координаты, согласно диаграмме цветности CIE Gd2O3:Yb3+, Er3+, Tm3+ и Gd2O2S:Yb3+, Er3+, Tm3+, принадлежат оранжевому и желтовато-зеленому излучению соответственно. Показано, что синтез обеспечивает эффективную ап-конверсию и управляемую эмиссию, подтвержденную спектрами и морфологией. Возможные области применения - биологическая маркировка и визуализация. The synthesis and upconversion properties of Gd2O3:Yb3+, Er3+, Tm3+ oxide and Gd2O2S:Yb3+, Er3+, Tm3+ oxysulfide are the subject of the study in this paper. The aim of the work is to develop a method for synthesizing phosphors by sulfiding (temperature 900°C, 4 h) the oxide Gd2O3:Yb3+, Er3+, Tm3+, obtained by the hydrothermal method with subsequent calcination at 900°C, morphological certification of the particles, and to study the upconversion properties of the oxide and oxysulfide. The analysis of the distribution of elements in the obtained samples was performed using the method of energy-dispersive X-ray spectroscopy. The chemical composition was confirmed by inductively coupled plasma atomic emission spectroscopy. The results of the refinement of the crystal parameters of the oxysulfide using the Rietveld method are (<i>P</i>3̅<i>m</i>1, <i>a</i> = 3.8529(5) Å, <i>c</i> = 6.6659(1) Å, <i>V</i> = 86.15 Å3. The upconversion luminescence of the oxide Gd2O3 : Yb3+, Er3+, Tm3+ and the oxysulfide Gd2O2S : Yb3+, Er3+, Tm3+ is caused by the energy transfer from the ytterbium ions to the thulium and erbium ions and the subsequent radiative transitions 1G4→3H6, 3F2.3→3H6, 3H4→3H6 of the Tm3+ ion and 2H11/2/4S3/2→4I15/2, 4F9/2→4I15/2 of the Er3+ ion. A two-photon upconversion mechanism in the green, red, and near-IR spectral regions was identified based on the results of measuring the luminescence intensity of the oxide and oxysulfide. The color coordinates according to the CIE chromaticity diagram of Gd2O3 : Yb3+, Er3+, Tm3+ and Gd2O2S : Yb3+, Er3+, Tm3+ correspond to orange and yellowish-green emission, respectively. Conclusions in the paper are the synthesis ensures efficient upconversion and controlled emission, confirmed by spectra and morphology. Biological labeling and visualization are the field of application of the results.
Журнал: Журнал неорганической химии
Выпуск журнала: Т.71, №5
Номера страниц: 649-663
ISSN журнала: 0044457X
Место издания: Москва
Издатель: Российская академия наук, Институт общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН