[發(fā)明專利]一種紅色上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米材料及其制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010022362.6
• 申請(qǐng)日: 2020-01-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111117604A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-05-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 林浩
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廣州大學(xué)
• 主分類號(hào): C09K11/02
• 分類號(hào): C09K11/02;C09K11/85;B82Y30/00
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245
• 代理人: 張耿語(yǔ)

本發(fā)明屬于發(fā)光材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種紅色上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米材料及其制備方法。該上轉(zhuǎn)換納米材料的核層以NaErF₄為基質(zhì)，以Er離子作為激活離子和敏化離子，以Tm離子作為能量俘獲中心，同時(shí)以Yb離子作為輔助敏化離子提高對(duì)激發(fā)光的利用率。此外，在其外包覆一層NaYF₄鈍化層，減弱其熒光猝滅效應(yīng)，最終獲得高強(qiáng)度紅光發(fā)射。該上轉(zhuǎn)換納米材料制備工藝簡(jiǎn)單，設(shè)備成本低，容易操作，制備周期短，適合大批量生產(chǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于發(fā)光材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種紅色上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米材料及其制備方法。

背景技術(shù)

近些年，稀土摻雜上轉(zhuǎn)換納米材料由于在超分辨納米顯微鏡、太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換、生物成像等領(lǐng)域的潛在應(yīng)用，已經(jīng)引起廣泛關(guān)注。上轉(zhuǎn)換納米材料可以通過(guò)反斯托克斯過(guò)程，連續(xù)吸收兩個(gè)或兩個(gè)以上低能量近紅外激發(fā)光子，隨后發(fā)射出高能量的可見(jiàn)或紫外光。然而，低下的發(fā)光效率大大限制了上轉(zhuǎn)換納米材料的實(shí)際應(yīng)用。紅光(600-700納米)由于其長(zhǎng)的波長(zhǎng)，具有很深的生物組織穿透力，被譽(yù)為“可見(jiàn)光生物窗口”，在生物成像等領(lǐng)域具有重要應(yīng)用價(jià)值。為了獲得高純度紅光發(fā)射，通常會(huì)以高摻Er³⁺的形式，將Er³⁺同時(shí)作為激活離子和敏化離子；并以Tm³⁺作為能量俘獲中心，提高其紅光發(fā)射強(qiáng)度。然而，由于納米顆粒的表面存在大量的熒光猝滅中心，很容易造成熒光猝滅效應(yīng)。為了消除熒光猝滅，可以通過(guò)在納米顆粒表面包覆一層鈍化層，將材料設(shè)計(jì)成核殼結(jié)構(gòu)的形式。然而，這種核殼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)對(duì)熒光的增強(qiáng)很有限。因此，必須通過(guò)其他方法使熒光強(qiáng)度得到進(jìn)一步的提高。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)和不足，本發(fā)明的首要目的在于提供一種紅色上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米材料。該上轉(zhuǎn)換納米材料在設(shè)計(jì)成核殼結(jié)構(gòu)的同時(shí)，摻入Yb³⁺來(lái)提高納米材料對(duì)激發(fā)光的利用率，使熒光強(qiáng)度得到進(jìn)一步提高，最終獲得高強(qiáng)度紅色上轉(zhuǎn)換發(fā)光，可解決現(xiàn)有上轉(zhuǎn)換納米材料發(fā)光較弱等問(wèn)題。

本發(fā)明的另一目的在于提供上述紅色上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米材料的制備方法。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種紅色上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米材料，其化學(xué)表達(dá)式為NaErF₄:xTm,yYb@NaYF₄，即以NaErF₄:xTm,yYb為核層，在其外包覆一層NaYF₄鈍化層；

所述的x＝Tm/(Tm+Er+Yb)摩爾濃度，

所述的y＝Y(jié)b/(Tm+Er+Yb)摩爾濃度。

優(yōu)選的，所述的x取值為0.3～0.7％。

更優(yōu)選的，所述的x取值為0.5％。

優(yōu)選的，所述的y取值為20～30％。

更優(yōu)選的，所述的y的取值為25％。

該上轉(zhuǎn)換納米材料的核層以NaErF₄為基質(zhì)，以Er離子作為激活離子和敏化離子，以Tm離子作為能量俘獲中心，同時(shí)以Yb離子作為輔助敏化離子提高對(duì)激發(fā)光的利用率。此外，在其外包覆一層NaYF₄鈍化層，減弱其熒光猝滅效應(yīng)，最終獲得高強(qiáng)度紅光發(fā)射。

優(yōu)選的，NaYF₄鈍化層的厚度為1.2～1.6nm。

更優(yōu)選的，NaYF₄鈍化層的厚度為1.42nm。

優(yōu)選的，所述的上轉(zhuǎn)換納米材料的粒徑為18～21nm。

更優(yōu)選的，所述的上轉(zhuǎn)換納米材料的粒徑為19.41nm。

本發(fā)明進(jìn)一步提供上述紅色上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米材料的制備方法，包括以下步驟：