[發(fā)明專(zhuān)利]一種上轉(zhuǎn)換發(fā)光選擇性增強(qiáng)的上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料及其制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811433791.1
• 申請(qǐng)日: 2018-11-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109456757A
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-03-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李寶軍;李娟;張偉娜
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 暨南大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C09K11/58
• 分類(lèi)號(hào): C09K11/58
• 代理公司: 北京高沃律師事務(wù)所 11569
• 代理人: 劉奇

本發(fā)明提供了這一種上轉(zhuǎn)換發(fā)光選擇性增強(qiáng)的上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料，屬于上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明提供的上轉(zhuǎn)換發(fā)光選擇性增強(qiáng)的上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的制備選用微米光纖玻璃芯作為基底，在其表面沉積金納米薄膜作為等離激元結(jié)構(gòu)，將上轉(zhuǎn)換納米顆粒均勻分散在金納米薄膜表面，形成上轉(zhuǎn)換發(fā)光選擇性增強(qiáng)的上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料。本發(fā)明提供的上轉(zhuǎn)換發(fā)光選擇性增強(qiáng)的上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料通過(guò)波導(dǎo)激發(fā)，利用入射光、金納米薄膜、上轉(zhuǎn)換納米顆粒之間的相互作用，實(shí)現(xiàn)上轉(zhuǎn)換發(fā)光的選擇性增強(qiáng)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種上轉(zhuǎn)換發(fā)光選擇性增強(qiáng)的上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料及其制備方法。

背景技術(shù)

斯托克斯定律認(rèn)為材料只能受到高能量的光激發(fā)，發(fā)出低能量的光，即波長(zhǎng)短的頻率高的激發(fā)出波長(zhǎng)長(zhǎng)的頻率低的光。但是有些材料可以實(shí)現(xiàn)與上述定律正好相反的發(fā)光效果，我們稱(chēng)其為反斯托克斯發(fā)光，又稱(chēng)上轉(zhuǎn)換發(fā)光。迄今為止，上轉(zhuǎn)換發(fā)光都發(fā)生在摻雜稀土離子的化合物中，主要有氟化物、氧化物、含硫化合物、氟氧化物和鹵化物等。

太陽(yáng)能是人類(lèi)可以利用的最豐富的清潔能源，目前為止，占據(jù)太陽(yáng)光大部分能量的紅外光還未被充分利用，上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米材料的發(fā)展為提高太陽(yáng)能利用率提供了新的思路。鑭系元素?fù)诫s的上轉(zhuǎn)換納米顆粒(UCNPs)由于其具有高信噪比、毒性低、發(fā)射峰窄、光穩(wěn)定性好等特點(diǎn)，已被廣泛應(yīng)用于太陽(yáng)能電池、生物成像、上轉(zhuǎn)換激光器和三維全彩顯示等領(lǐng)域。然而，上轉(zhuǎn)換發(fā)光的低效率大大限制了上轉(zhuǎn)換納米顆粒的進(jìn)一步應(yīng)用。此外，由于鑭系離子的多能級(jí)結(jié)構(gòu)，在上轉(zhuǎn)換納米顆粒的發(fā)射光譜中會(huì)同時(shí)出現(xiàn)多個(gè)峰。鑭系離子的這種多峰性質(zhì)會(huì)限制上轉(zhuǎn)換納米顆粒在顯示器和上轉(zhuǎn)換激光器制作中的進(jìn)一步應(yīng)用。迄今為止，許多研究人員通過(guò)引入光子晶體，光柵，貴金屬納米顆粒和陣列，金屬核殼和尖端等結(jié)構(gòu)，來(lái)提高上轉(zhuǎn)換發(fā)光的效率。

然而，上述方法需要引入復(fù)雜的光學(xué)器件，精細(xì)的陣列結(jié)構(gòu)，制備較為復(fù)雜，操作上不太靈活，不易集成。另外，這些方法對(duì)于上轉(zhuǎn)換發(fā)光的增強(qiáng)都是對(duì)全部或者多個(gè)發(fā)射峰的整體增強(qiáng)，上轉(zhuǎn)換發(fā)光的多峰性并沒(méi)有得到明顯的改善。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明目的在于提供一種上轉(zhuǎn)換發(fā)光選擇性增強(qiáng)的上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料及其制備方法，本發(fā)明提供的上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料可以實(shí)現(xiàn)上轉(zhuǎn)換發(fā)光的選擇性增強(qiáng)。

本發(fā)明提供了一種上轉(zhuǎn)換發(fā)光選擇性增強(qiáng)的上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料，呈實(shí)芯圓柱狀，由內(nèi)至外依次包括微米光纖玻璃芯、金納米薄膜和均勻分散在金納米薄膜表面的上轉(zhuǎn)換納米顆粒；所述微米光纖玻璃芯的直徑為0.05～10μm。

優(yōu)選地，所述微米光纖玻璃芯為將光纖的緩沖層和聚合物夾層剝離，將所得纖芯加熱拉長(zhǎng)至所需直徑得到。

優(yōu)選地，所述金納米薄膜的厚度為10～25nm。

優(yōu)選地，所述上轉(zhuǎn)換納米顆粒為六方β相NaYF₄:Yb³⁺,Er³⁺。

優(yōu)選地，所述上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米顆為橢球形，所述橢球形的長(zhǎng)軸長(zhǎng)為35～41nm，短軸長(zhǎng)為29～35nm。

優(yōu)選地，所述上轉(zhuǎn)換納米顆粒的負(fù)載密度為(1.0～5.0)×10¹⁴個(gè)/平方米。

本發(fā)明還提供了上轉(zhuǎn)換發(fā)光選擇性增強(qiáng)的上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的制備方法，包括以下步驟：

在微米光纖玻璃芯表面沉積一層金納米薄膜，將上轉(zhuǎn)換納米顆粒溶液浸濕金納米薄膜表面，干燥后得到上轉(zhuǎn)換發(fā)光選擇性增強(qiáng)的上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料。

優(yōu)選地，所述沉積的方法為濺射鍍膜。

優(yōu)選地，所述濺射鍍膜的濺射電流為15mA。

優(yōu)選地，所述上轉(zhuǎn)換納米顆粒溶液的濃度為0.02～2mg/mL。