[發(fā)明專利]上轉換微米顆粒及其制備方法、熒光壽命調(diào)控方法

在審

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• 申請日: 2020-02-10
• 公開（公告）號: CN111187624A
• 公開（公告）日: 2020-05-22
• 發(fā)明（設計）人: 韓迎東
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: C09K11/85
• 分類號: C09K11/85
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 程小艷

本發(fā)明屬于無機納米材料技術領域，涉及一種上轉換微米顆粒及其制備方法、熒光壽命調(diào)控方法。該微米顆粒的化學式為NaLuF₈:Yb³⁺/A³⁺(A³⁺為Er³⁺,Tm³⁺,Ho³⁺中的一種)，形貌為六棱柱狀，尺寸分布均勻。其制備方法為：將一定比例的稀土醋酸鹽水溶液加入到檸檬酸三鈉水溶液中攪拌一定時間；將氟化銨的水溶液加入到上述溶液中攪拌一定時間后將混合溶液轉移至反應釜中進行水熱反應；反應結束后冷卻至室溫，洗滌離心得到目標產(chǎn)物。該微米顆粒的熒光壽命可通過改變泵浦激光的峰值功率密度進行調(diào)控，在熒光防偽領域具有廣闊的應用前景。

技術領域

本發(fā)明屬于上轉換材料技術領域，具體涉及一種上轉換微米顆粒及其制備方法、熒光壽命調(diào)控方法。

背景技術

稀土離子摻雜上轉換發(fā)光材料具備獨特的光學優(yōu)勢，其發(fā)光具有發(fā)射譜純度高、帶寬窄、熒光壽命長、受基質(zhì)環(huán)境和溫度影響小等特點。基于這些光學性質(zhì)而開發(fā)的上轉換材料在熒光防偽、光學編碼、顯示、三維成像等領域具有廣闊的應用前景。通過對上轉換的熒光光譜或者熒光壽命進行調(diào)控可以獲得適合于具體應用的上轉換材料。

近年來國內(nèi)外學者開展了多項上轉換調(diào)控方面的研究。例如，2013年，金大勇等人提出通過控制Yb³⁺離子與Tm³⁺離子的摻雜濃度從而調(diào)控藍光發(fā)射峰壽命的方法，實現(xiàn)了熒光壽命從25.6μs到662.4μs的調(diào)控，并證實了基于壽命調(diào)控的熒光防偽(Tunable lifetimemultiplexing using luminescent nanocrystals[J].Nature Photonics,2014,8(1):32)。2014年，劉曉剛等人報道了一種在單個NaYF₄微米棒種子晶體兩端面外延生長復合結構納米顆粒的方法，通過在種子和端面部分分別摻雜Er³⁺離子或者Tm³⁺離子，可以獲得種子和端面晶體不同發(fā)光的特殊微米棒(Multicolor barcoding in a single upconversioncrystal[J].Journal of the American Chemical Society,2014,136(13):4893)。2016年張凡等人設計了一種多層核殼結構稀土摻雜納米顆粒，利用NaGdF₄:Yb/Tm中間層對980nm泵浦光的過濾效應，實現(xiàn)了在808nm或980nm激發(fā)光下的不同顏色的發(fā)光(Filtrationshell mediated power density independent orthogonal excitations-emissionsupconversion luminescence[J].Angewandte Chemie International Edition,2016,55:2464-2469.)。

盡管如此，我們發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)的固定成份的上轉換材料的熒光光譜或者熒光壽命是固定的，尚未有對固定材料的熒光壽命進行調(diào)控的研究，也沒有公布與其相關的專利。本發(fā)明提出的一種熒光壽命可調(diào)的上轉換微米顆粒，是針對一種固定成份的NaLuF₄:Yb/Er微米棒，通過改變激發(fā)光的功率，改變它的熒光壽命。這種具有可調(diào)壽命的上轉換納米顆粒可以成為一種新型的熒光防偽材料。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種上轉換微米顆粒及其制備方法、熒光壽命調(diào)控方法。

本發(fā)明的第一個目的是提供一種上轉換微米顆粒的制備方法，NaLuF₄:Yb³⁺/A³⁺上轉換微米晶體合成步驟如下：

(1)將醋酸镥、醋酸鐿及激活劑離子的醋酸鹽水溶液加入到檸檬酸三鈉的水溶液中攪拌至均勻；

(2)將氟化銨的水溶液加入到上述溶液中攪拌至均勻；