一种红色上转换发光纳米材料及其制备方法技术

本发明专利技术属于发光材料技术领域，具体涉及一种红色上转换发光纳米材料及其制备方法。该上转换纳米材料的核层以NaErF

A red up conversion luminescent nanomaterial and its preparation

【技术实现步骤摘要】
一种红色上转换发光纳米材料及其制备方法
本专利技术属于发光材料
，具体涉及一种红色上转换发光纳米材料及其制备方法。
技术介绍
近些年，稀土掺杂上转换纳米材料由于在超分辨纳米显微镜、太阳能转换、生物成像等领域的潜在应用，已经引起广泛关注。上转换纳米材料可以通过反斯托克斯过程，连续吸收两个或两个以上低能量近红外激发光子，随后发射出高能量的可见或紫外光。然而，低下的发光效率大大限制了上转换纳米材料的实际应用。红光(600-700纳米)由于其长的波长，具有很深的生物组织穿透力，被誉为“可见光生物窗口”，在生物成像等领域具有重要应用价值。为了获得高纯度红光发射，通常会以高掺Er3+的形式，将Er3+同时作为激活离子和敏化离子；并以Tm3+作为能量俘获中心，提高其红光发射强度。然而，由于纳米颗粒的表面存在大量的荧光猝灭中心，很容易造成荧光猝灭效应。为了消除荧光猝灭，可以通过在纳米颗粒表面包覆一层钝化层，将材料设计成核壳结构的形式。然而，这种核壳结构的设计对荧光的增强很有限。因此，必须通过其他方法使荧光强度得到进一步的提高。
技术实现思路
为了克服现有技术的缺点和不足，本专利技术的首要目的在于提供一种红色上转换发光纳米材料。该上转换纳米材料在设计成核壳结构的同时，掺入Yb3+来提高纳米材料对激发光的利用率，使荧光强度得到进一步提高，最终获得高强度红色上转换发光，可解决现有上转换纳米材料发光较弱等问题。本专利技术的另一目的在于提供上述红色上转换发光纳米材料的制备方法。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种红色上转换发光纳米材料，其化学表达式为NaErF4:xTm,yYb@NaYF4，即以NaErF4:xTm,yYb为核层，在其外包覆一层NaYF4钝化层；所述的x＝Tm/(Tm+Er+Yb)摩尔浓度，所述的y＝Yb/(Tm+Er+Yb)摩尔浓度。优选的，所述的x取值为0.3～0.7％。更优选的，所述的x取值为0.5％。优选的，所述的y取值为20～30％。更优选的，所述的y的取值为25％。该上转换纳米材料的核层以NaErF4为基质，以Er离子作为激活离子和敏化离子，以Tm离子作为能量俘获中心，同时以Yb离子作为辅助敏化离子提高对激发光的利用率。此外，在其外包覆一层NaYF4钝化层，减弱其荧光猝灭效应，最终获得高强度红光发射。优选的，NaYF4钝化层的厚度为1.2～1.6nm。更优选的，NaYF4钝化层的厚度为1.42nm。优选的，所述的上转换纳米材料的粒径为18～21nm。更优选的，所述的上转换纳米材料的粒径为19.41nm。本专利技术进一步提供上述红色上转换发光纳米材料的制备方法，包括以下步骤：(1)NaErF4:xTm,yYb核层的制备：将油酸和十八烯混合搅拌均匀，随后加入氯化铒、氯化铥和氯化镱溶液，混合搅拌均匀，紧接着升温去除水分并生成稀土-油酸螯合物，然后经过降温，加入氢氧化钠和氟化铵的甲醇溶液并搅拌，升温去除多余的甲醇，并在氩气的保护下进行高温反应，最后将反应完的浑浊液洗涤、离心，得到白色沉淀，即得到核层NaErF4:xTm,yYb纳米颗粒；(2)NaYF4钝化层包覆：将油酸和十八烯混合搅拌均匀，随后加入氯化钇溶液，混合搅拌均匀，紧接着升温去除水分并生成稀土-油酸螯合物，然后经过降温，首先加入步骤(1)中制备的核层NaErF4:xTm,yYb纳米颗粒，然后加入氢氧化钠和氟化铵的甲醇溶液并搅拌，升温去除多余的甲醇，并在氩气的保护下进行高温反应，最后将反应完的浑浊液洗涤、离心，即得到所述的NaErF4:xTm,yYb@NaYF4核-壳结构纳米颗粒。优选的，得到核层NaErF4:xTm,yYb纳米颗粒和NaErF4:xTm,yYb@NaYF4核-壳结构纳米颗粒之后，将其保存于环己烷中待使用。优选的，步骤(1)和步骤(2)中所述的油酸和十八烯的体积比为0.3:1～0.5:1。更优选的，步骤(1)和步骤(2)中所述的油酸和十八烯的体积比为0.4:1。优选的，步骤(1)中所述的氯化铒溶液的浓度为0.9～1.1mol·L-1。更优选的，步骤(1)中所述的氯化铒溶液的浓度为1mol·L-1。优选的，步骤(1)中所述的氯化铥溶液的浓度为0.085～0.115mol·L-1。更优选的，步骤(1)中所述的氯化铥溶液的浓度为0.1mol·L-1。优选的，步骤(1)中所述的氯化镱溶液的浓度为0.9～1.1mol·L-1。更优选的，步骤(1)中所述的氯化镱溶液的浓度为1mol·L-1。优选的，步骤(2)中所述的氯化钇溶液的浓度为0.9～1.1mol·L-1。更优选的，步骤(2)中所述的氯化钇溶液的浓度为1mol·L-1。优选的，步骤(1)和步骤(2)中所述的升温去除水分的温度为100～110℃。更优选的，步骤(1)和步骤(2)中所述的升温去除水分的温度为105℃。优选的，步骤(1)和步骤(2)中所述的生成稀土-油酸螯合物的温度为140～160℃。更优选的，步骤(1)和步骤(2)中所述的生成稀土-油酸螯合物的温度为150℃。优选的，步骤(1)中所述的氢氧化钠的甲醇溶液的浓度为0.2～0.3mol/L。更优选的，步骤(1)中所述的氢氧化钠的甲醇溶液的浓度为0.25mol/L。优选的，步骤(1)中所述的氟化铵的甲醇溶液的浓度为0.35～0.45mol/L。更优选的，步骤(1)中所述的氟化铵的甲醇溶液的浓度为0.4mol/L。优选的，步骤(2)中所述的氢氧化钠的甲醇溶液的浓度为0.02～0.03mol/L。更优选的，步骤(2)中所述的氢氧化钠的甲醇溶液的浓度为0.025mol/L。优选的，步骤(2)中所述的氟化铵的甲醇溶液的浓度为0.035～0.045mol/L。更优选的，步骤(2)中所述的氟化铵的甲醇溶液的浓度为0.04mol/L。优选的，步骤(1)和步骤(2)中所述的升温去除多余甲醇的温度为70～80℃。更优选的，步骤(1)和步骤(2)中所述的升温去除多余甲醇的温度为75℃。优选的，步骤(1)和步骤(2)中所述的高温反应的条件为在295～305℃下反应1～2h。更优选的，步骤(1)和步骤(2)中所述的高温反应的条件为在300℃下反应1.5h。优选的，步骤(1)和步骤(2)中所述的浑浊液为乳白色。优选的，步骤(1)和步骤(2)中所述的离心的条件为在7000～9000转/分下离心12～18min，共离心2～4次。更优选的，步骤(1)和步骤(2)中所述的离心的条件为在8000转/分下离心15min，共离心3次。优选的，步骤(1)和步骤(2)中所述的洗涤方式优选为用无水乙醇洗涤。本专利技术与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：(1)本专利技术制备的上转换纳米材料的核层以NaErF4为基质，以本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种红色上转换发光纳米材料，其特征在于：其化学表达式为NaErF

【技术特征摘要】
1.一种红色上转换发光纳米材料，其特征在于：其化学表达式为NaErF4:xTm,yYb@NaYF4，即以NaErF4:xTm,yYb为核层，在其外包覆一层NaYF4钝化层；
所述的x＝Tm/(Tm+Er+Yb)摩尔浓度，
所述的y＝Yb/(Tm+Er+Yb)摩尔浓度。


2.根据权利要求1所述的红色上转换发光纳米材料，其特征在于：
所述的x取值为0.3～0.7％；
所述的y取值为20～30％。


3.根据权利要求2所述的红色上转换发光纳米材料，其特征在于：
所述的x取值为0.5％；
所述的y的取值为25％。


4.根据权利要求1所述的红色上转换发光纳米材料，其特征在于：
NaYF4钝化层的厚度为1.2～1.6nm；
所述的上转换纳米材料的粒径为18～21nm。


5.根据权利要求1所述的红色上转换发光纳米材料，其特征在于：
NaYF4钝化层的厚度为1.42nm；
所述的上转换纳米材料的粒径为19.41nm。


6.权利要求1～5任一项所述的红色上转换发光纳米材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)NaErF4:xTm,yYb核层的制备：将油酸和十八烯混合搅拌均匀，随后加入氯化铒、氯化铥和氯化镱溶液，混合搅拌均匀，紧接着升温去除水分并生成稀土-油酸螯合物，然后经过降温，加入氢氧化钠和氟化铵的甲醇溶液并搅拌，升温去除多余的甲醇，并在氩气的保护下进行高温反应，最后将反应完的浑浊液洗涤、离心，得到白色沉淀，即得到核层NaErF4:xTm,yYb纳米颗粒；
(2)NaYF4钝化层包覆：将油酸和十八烯混合搅拌均匀，随后加入氯化钇溶液，混合搅拌均匀，紧接着升温去除水分并生成稀土-油酸螯合物，然后经过降温，首先加入步骤(1)中制备的核层NaErF4:xTm,yYb纳米颗粒，然后加入氢氧化钠和氟化铵的甲醇溶液并搅拌，升温去除多余的甲醇，并在氩气的保护下进行高温反应，最后将反应完的浑浊液洗涤、离心，即得到所述的NaErF4:xTm,yYb@NaYF4核-壳结构纳米颗粒。


7.根据权利要求6所述的红色上转换发光纳米材料的制备方法，其特征在于：
步骤(1)和步骤(2)中所述的油酸和十八烯的体积比为0.3:1～0.5:1；
步骤(1)中所述的氯化铒溶液的浓度为0.9～1.1mol·L-1；
步骤(1)中所述的氯化铥溶液的浓度为0.085～0.115mol·L-1；...

【专利技术属性】
技术研发人员：林浩，
申请(专利权)人：广州大学，
类型：发明
国别省市：广东;44