一种稀土掺杂上转换纳米晶发光材料及其制备方法技术

本申请属于发光材料制备技术领域，具体涉及一种稀土掺杂上转换纳米晶发光材料及其制备方法。本发明专利技术所提供的稀土掺杂上转换纳米晶发光材料的化学式为：NaYF4:Yb/Tm(x/y mol％)；其中，x＝20，y＝0.2。该稀土掺杂上转换纳米晶发光材料为纯六角相，呈雪花状，且具有较大的比表面积；经实验检测，其在980nm近红外光激发下具有良好的上转换发光性能，转换发光效率高。本发明专利技术还提供了上述稀土掺杂上转换纳米晶发光材料的制备方法，主要通过在低声子能量和高化学稳定性的基质材料NaYF4中共掺杂敏化剂Yb3+、激活子Tm3+而制成，选用醋酸钇、醋酸镱、醋酸铥在溶剂油酸(OA)及1‑十八烷烯(ODE)中与NH4F及NaOH共沉淀得到，具有较低的结晶温度，在220℃时即可结晶生长，高效安全。

Rare earth doped upconversion nanocrystalline luminescent material and preparation method thereof

The application belongs to the technical field of preparing luminescent materials, in particular to a rare earth doped up-conversion nanocrystalline luminescent material and a preparation method thereof. The chemical formula of the rare earth doped up-conversion nanocrystalline luminescent material provided by the present invention is: NaYF4: Yb / Tm (x / Y mol%); where x = 20, y = 0.2. The rare earth doped up-conversion nanocrystalline luminescent material is pure hexagonal phase, snowflake-like, and has a large specific surface area. The experimental results show that it has good up-conversion luminescent properties and high conversion luminescent efficiency under 980 nm near-infrared excitation. The preparation method of the rare earth doped up-conversion nanocrystalline luminescent material is also provided, which is mainly made by co-doping sensitizer Yb3+ and activator Tm3+ in the base material NaYF4 with low phonon energy and high chemical stability, and choosing yttrium acetate, ytterbium acetate and thulium acetate in the solvent oleic acid (OA) and 1_octadecane (ODE). NH4F and NaOH were coprecipitated and obtained with lower crystallization temperature, which can be crystallized and grown at 220 C with high efficiency and safety.

【技术实现步骤摘要】
一种稀土掺杂上转换纳米晶发光材料及其制备方法
本专利技术属于发光材料制备
，具体涉及一种稀土掺杂上转换纳米晶发光材料及其制备方法。
技术介绍
稀土掺杂上转换纳米颗粒(UCNPs)是一类前景好、应用广泛的新型荧光材料，能够将低能量的近红外光激发光转化成高能量的短波发射。因UCNPs具有发射谱带窄、荧光寿命长、化学稳定性高、潜在生物毒性低，而且由于采用近红外激光作为激发光源，具有较深的组织穿透深度、无生物样品自发荧光的干扰和散射光干扰以及对生物体组织几乎无损伤等显著优点，在荧光生物检测、三维生物成像、药物输送、光伏和光动力治疗等领域具有重要的应用前景。然而，目前的稀土掺杂上转换纳米颗粒上转换发光效率低，而且其制备温度一般为260℃～300℃，温度过高。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术的目的在于提供一种稀土掺杂上转换纳米晶发光材料及其制备方法。本专利技术的具体技术方案如下：一种稀土掺杂上转换纳米晶发光材料，其化学式为：NaYF4:Yb/Tm(x/ymol％)；其中，x＝20，y＝0.2。一种上述稀土掺杂上转换纳米晶发光材料的制备方法，包括：a)将醋酸钇、醋酸镱、醋酸铥、油酸及1-十八烷烯混合，在高于常温的条件下搅拌，得到第一反应液；b)将所述第一反应液冷却至室温，在惰性气体环境下加入NH4F与NaOH的混合液，在第一温度下搅拌；然后，升温至第二温度，并保持搅拌；再在惰性气体环境下继续升温至第三温度，恒温保持一段时间，得到晶体颗粒；其中，所述第三温度为210℃～240℃；所述NH4F与NaOH的混合摩尔比为(1.48～1.56):1；所述第三温度大于所述第二温度，所述第二温度大于所述第一温度。优选的，所述第三温度为210℃～240℃，恒温保持0.5h～2h。优选的，所述NH4F与NaOH的混合摩尔比为(1.48～1.56):1。优选的，步骤a)所述搅拌的温度为100℃～200℃，时间为0.5h～1.5h。优选的，步骤b)所述第一温度为40℃～50℃，搅拌时间为0.5h～1.5h。优选的，步骤b)所述第二温度为100℃～120℃，搅拌时间为10min～30min。优选的，所述NH4F与NaOH的滴加速度为0.2mL/min～1.0mL/min。优选的，所述油酸和1-十八烷烯的体积比为3:7。优选的，在步骤b)中，所述惰性气体为氩气或氮气。与现有技术相比，本专利技术所提供的稀土掺杂上转换纳米晶发光材料的化学式为：NaYF4:Yb/Tm(x/ymol％)；其中，x＝20，y＝0.2。该稀土掺杂上转换纳米晶发光材料为纯六角相，呈雪花状，且具有较大的比表面积；经实验检测，其在980nm近红外光激发下具有良好的上转换发光性能。本专利技术稀土掺杂上转换纳米晶发光材料通过在低声子能量和高化学稳定性的基质材料NaYF4中共掺杂敏化剂Yb3+、激活子Tm3+而制成，选用醋酸钇、醋酸镱、醋酸铥在溶剂油酸(OA)及1-十八烷烯(ODE)中与NH4F及NaOH共沉淀得到，具有较低的结晶温度，在220℃时即可结晶生长，高效安全。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为实施例1的Sample1(结晶温度220℃，NH4F与NaOH摩尔比1.52:1)的透射电镜图谱(TEM)；图2为实施例2的Sample2(220℃，1.60:1)的TEM图；图3为实施例3的Sample3(280℃，1.52:1)的TEM图；图4为实施例4的Sample4(280℃，1.60:1)的TEM图；图5为实施例1的Sample1(220℃，1.52:1)的X-射线衍射图与α-NaYF4(JCPDS06-0342)、β-NaYF4(JCPDS06-0334)的标准PDF卡片；图6为实施例2的Sample2(220℃，1.60:1)的X-射线衍射图与α-NaYF4(JCPDS06-0342)、β-NaYF4(JCPDS06-0334)的标准PDF卡片；图7为实施例3的Sample3(280℃，1.52:1)的X-射线衍射图与α-NaYF4(JCPDS06-0342)、β-NaYF4(JCPDS06-0334)的标准PDF卡片；图8为实施例4的Sample4(280℃，1.60:1)的X-射线衍射图与α-NaYF4(JCPDS06-0342)、β-NaYF4(JCPDS06-0334)的标准PDF卡片；图9为实施例1的Sample1(220℃，1.52:1)和实施例2的Sample2(220℃，1.6:1)在980nm激光激发下的上转换发射荧光光谱图；图10为实施例1的Sample1(220℃，1.52:1)和实施例3的Sample3(280℃，1.52:1)在980nm激光激发下的上转换发射荧光光谱图；图11为实施例1的Sample1(220℃，1.52:1)和实施例4的Sample4(280℃，1.6:1)在980nm激光激发下的上转换发射荧光光谱图。具体实施方式下面将结合本专利技术的实施例，对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。以下实施例所采用原料：Y(CH3COO)3·xH2O(99.9％)、Yb(CH3COO)3·xH2O(99.9％)、Tm(CH3COO)3·xH2O(99.9％)、油酸(OA,90％)，1-十八烷烯(ODE,90％)、NaOH(98+％)、NH4F(98+％)、无水乙醇(99.5％)、甲醇(99.9％)、环己烷(99.5％)，均购于Sigma-Aldrich，未经过任何前处理即直接使用。配制原液：将Y(CH3COO)3·xH2O(99.9％)、Yb(CH3COO)3·xH2O(99.9％)、Tm(CH3COO)3·xH2O(99.9％)分别溶于去离子水，分别配成0.2M、0.2M、0.02M的原液，放至8℃冰箱冷藏备用；将NaOH(98+％)、NH4F(98+％)分别溶于无水甲醇，分别配成1M、0.4M的原液，放至8℃冰箱冷藏备用。实施例1本实施例提供了一种制备稀土掺杂上转换纳米晶发光材料的方法，包括：(1)在二口烧瓶中，依次加入醋酸钇(1.6mL,0.2M)、醋酸镱(0.4mL,0.2M)、醋酸铥(0.04mL,0.02M)、油酸(90％)和1-十八烷烯(90％)，在加热套中加热至150℃并保持1h，以除去溶液中的水分，得到含稀土-油酸配合物前驱体的第一反应液；其中，油酸和1-十八烷烯的体积比为3:7。(2)将第一反应液冷却至室温，抽真空通氩气，在氩气气氛下通过单通道注射泵以0.5mL/min的滴加速率加入NaOH(1mL,1M)和NH4F(3.8mL,0.4M)，将温度升至45℃，在氩气气氛下保持搅拌1h；然后，将温度升至110℃，以除去溶液中的甲醇；再在氩气气氛下将温度升至220℃，结晶生长1h后结束反应。(3)反应结束后本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种稀土掺杂上转换纳米晶发光材料，其特征在于，其化学式为：NaYF4:Yb/Tm(x/y mol％)；其中，x＝20，y＝0.2。

【技术特征摘要】
1.一种稀土掺杂上转换纳米晶发光材料，其特征在于，其化学式为：NaYF4:Yb/Tm(x/ymol％)；其中，x＝20，y＝0.2。2.一种权利要求1所述的稀土掺杂上转换纳米晶发光材料的制备方法，其特征在于，包括：a)将醋酸钇、醋酸镱、醋酸铥、油酸及1-十八烷烯混合，在高于常温的条件下搅拌，得到第一反应液；b)将所述第一反应液冷却至室温，在惰性气体环境下加入NH4F与NaOH的混合液，在第一温度下搅拌；然后，升温至第二温度，并保持搅拌；再在惰性气体环境下继续升温至第三温度，恒温保持一段时间，得到晶体颗粒；其中，所述第三温度为210℃～240℃；所述NH4F与NaOH的混合摩尔比为(1.48～1.56):1；所述第三温度大于所述第二温度，所述第二温度大于所述第一温度。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述第三温度为210℃～240℃，恒温保持0....

【专利技术属性】
技术研发人员：温红丽，谢胜杰，郝志峰，余林，陈相，张佳标，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：广东,44