采用电沉积六方相NaGdF4低温诱导制备六方相NaYF4:Yb,Er材料的方法技术

本发明专利技术公开了一种采用电沉积六方相NaGdF4低温诱导制备六方相NaYF4:Yb,Er材料的方法。它的步骤如下：1)对ITO导电玻璃进行清洗和活化；2)向乙二胺四乙酸二钠与钆离子形成的配合物溶液中，加入氟化钠、抗坏血酸钠溶液，调节pH后得到电解液；3)以ITO导电玻璃为工作电极，铂电极为对电极，Ag/AgCl电极为参比电极进行电沉积，制得六方相NaGdF4薄膜；4)再向乙二胺四乙酸二钠与钇离子、镱离子和饵离子形成的配合物溶液中，加入氟化钠、抗坏血酸钠溶液，调节pH后得到电解液；5)以NaGdF4薄膜导电玻璃为工作电极，铂电极为对电极，Ag/AgCl电极为参比电极进行电沉积，制得六方相NaYF4:Yb,Er薄膜。本发明专利技术具有设备简单、成本低、沉积速率快、材料生长温度低、可以在常温常压下操作的特点，有望工业化生产。

【技术实现步骤摘要】
采用电沉积六方相NaGdF4低温诱导制备六方相NaYF4:Yb,Er材料的方法
本专利技术涉及上转换荧光材料的制备，尤其涉及一种采用电沉积六方相NaGdF4低温诱导制备六方相NaYF4:Yb,Er上转换荧光材料的方法。
技术介绍
上转换材料是一类在近红外光激发下发射可见光的材料，可广泛应用于生物成像，3D色彩成像，太阳能电池，高密度光存储和生物分子荧光标记等方面。通常上转换材料包括激活剂、敏化剂、基质。稀土元素Er3+具有丰富的能级且部分能级寿命较长，是目前研究较多的上转换激活剂。稀土元素Yb3+是一种有效的上转换敏化剂，Yb3+吸收980nm近红外光后，可将能量传递给Er3+使其上转换效率提高1～2个数量级。基质材料必须具备较低的声子能量，才能使发射光不被减弱。NaYF4声子能量低，多声子驰豫率小，是迄今发现的上转换效率最高的基质材料。但NaYF4以两种多晶型存在：六方相NaYF4和立方相NaYF4。六方相NaYF4提供的上转换效率相对于立方相NaYF4数量级提高了约一个数量级。然而，室温下的电沉积制备的NaYF4呈立方相，需要在300℃温度下退火转变为六方相。而在50℃电沉积很容易制备六方相NaGdF4。在此，我们设想首先通过电沉积法在ITO基底上制备六方相NaGdF4薄膜。然后通过相同的方法在NaGdF4-ITO基底上诱导六方相NaYF4:Yb3+/Er3+薄膜。到目前为止，已经发展了许多NaYF4上转换材料的制备方法，如水热法、溶胶-凝胶法、共沉淀法等。然而，这些方法要求高温，高真空，复杂的设备和严格的实验程序，极大地阻碍了它们的普遍应用。本专利技术中，采用电化学沉积法制备了镱饵离子共掺杂的六方相NaYF4上转换荧光材料，设备简单、操作方便、低温常压下即可进行。除了进行科学研究外，有望实现大规模工业生产。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术的不足，提供一种简便高效的采用电沉积六方相NaGdF4低温诱导制备六方相NaYF4上转换荧光材料的方法。采用电沉积六方相NaGdF4低温诱导制备六方相NaYF4:Yb,Er上转换荧光材料的方法，其步骤如下：1)对ITO导电玻璃进行清洗和活化，最后用去离子水清洗，待用；2)向乙二胺四乙酸二钠与钆离子形成的配合物溶液中，加入氟化钠溶液，再加入抗坏血酸钠，调节pH值为5～7，得到电解液，其中配合物浓度为0.003～0.3mol/L，氟化钠浓度为0.03～0.6mol/L，抗坏血酸钠浓度为0.03～0.3mol/L；3)在20～80℃时，以ITO导电玻璃为工作电极，铂电极为对电极，Ag/AgCl电极为参比电极，组成三电极体系，置于步骤2)中得到的电解液中进行电沉积，相对于Ag/AgCl电极的沉积电位为0.6V～1.5V，得到NaGdF4薄膜材料，待用；4)再向乙二胺四乙酸二钠与摩尔比为(75～94)：(5～20)：(1～5)的钇离子、镱离子和饵离子形成的配合物溶液中，加入氟化钠溶液，再加入抗坏血酸钠，调节pH值为5～7，得到电解液，其中配合物浓度为0.003～0.3mol/L，氟化钠浓度为0.03～0.6mol/L，抗坏血酸钠浓度为0.03～0.3mol/L；5)在20～80℃时，以步骤3)中得到的带有六方相NaGdF4薄膜导电玻璃为工作电极，铂电极为对电极，Ag/AgCl电极为参比电极，组成三电极体系，置于步骤4)中得到的电解液中进行电沉积，相对于Ag/AgCl电极的沉积电位为0.6V～1.5V，制得六方相NaYF4:Yb,Er薄膜。上述方案中，各步骤中可采用如下具体参数和做法实现：步骤1)中，ITO导电玻璃的清洗方法为：用丙酮清洗ITO导电玻璃2～3次，再用去离子水将ITO导电玻璃放在超声波清洗器里清洗10～30分钟。步骤1)中，ITO导电玻璃的活化方法为：将清洗后的ITO导电玻璃放在10％的硝酸溶液中活化10～30秒。步骤2)中，采用盐酸和氢氧化钠对pH进行调节。步骤4)中，也可以采用盐酸和氢氧化钠对pH进行调节。本专利技术具有设备简单、成本低、材料生长温度低、可以在常温常压下操作的特点，有望进行工业化生产。电沉积六方相NaGdF4低温诱导制备的NaYF4:Yb,Er呈现六方相晶型，稀土元素镱、饵均匀地掺杂于NaYF4基质中，具有强的上转换荧光发射峰，可作为激光材料，生物成像和生物体荧光标记材料。附图说明图1是六方相NaGdF4(a)诱导制备的NaYF4:Yb,Er(b)的X射线衍射图；图2是NaGdF4的场发射扫描电镜图；图3是NaGdF4低温诱导制备的NaYF4:Yb,Er的场发射扫描电镜图；图4是NaGdF4低温诱导制备的NaYF4:Yb,Er的场发射扫描电镜截面图；图5是NaGdF4低温诱导制备的NaYF4:Yb,Er的能量色散谱图；图6是ITO为基底沉积NaYF4:Yb,Er(b)与六方相NaGdF4-ITO为基底诱导NaYF4:Yb,Er(a)的上转换荧光发射光谱对比图。具体实施方式本专利技术中的电沉积六方相NaGdF4低温诱导制备六方相NaYF4:Yb,Er上转换荧光材料的方法，它的步骤如下：1)用丙酮清洗ITO导电玻璃2～3次，再用去离子水将ITO导电玻璃放在超声波清洗器里清洗10～30分钟，接着将ITO导电玻璃放在10％的硝酸溶液中活化10～30秒，最后用去离子水清洗，待用；2)向乙二胺四乙酸二钠与钆离子形成的配合物溶液中，加入氟化钠溶液，再加入抗坏血酸钠，用盐酸和氢氧化钠调节溶液pH值为5～7(各实施例中也采用盐酸和氢氧化钠调节)，得到电解液，待用；本步骤得到的电解液中，乙二胺四乙酸二钠与钆离子形成的配合物浓度为0.003～0.3mol/L，氟化钠浓度为0.03～0.6mol/L，抗坏血酸钠浓度为0.03～0.3mol/L；3)在20～80℃时，以ITO导电玻璃为工作电极，铂电极为对电极，Ag/AgCl电极为参比电极，组成三电极体系，置于步骤2)中得到的电解液中进行电沉积，且电沉积过程中相对于Ag/AgCl电极的沉积电位为0.6V～1.5V，得到NaGdF4薄膜材料，待用；4)再向乙二胺四乙酸二钠与摩尔比为(75～94)：(5～20)：(1～5)的钇离子、镱离子和饵离子形成的配合物溶液中，加入氟化钠溶液，再加入抗坏血酸钠，用盐酸和氢氧化钠调节溶液pH值为5～7，得到电解液，待用；本步骤得到的电解液中，乙二胺四乙酸二钠与钇离子、镱离子和饵离子形成的配合物浓度为0.003～0.3mol/L，氟化钠浓度为0.03～0.6mol/L，抗坏血酸钠浓度为0.03～0.3mol/L；5)在20～80℃的温度下时，以步骤3)中得到的带有六方相NaGdF4薄膜导电玻璃为工作电极，铂电极为对电极，Ag/AgCl电极为参比电极，组成三电极体系，置于步骤4)中得到的电解液中进行电沉积，相对于Ag/AgCl电极的沉积电位为0.6V～1.5V，制得六方相NaYF4:Yb,Er薄膜。下面结合附图和具体实施例对本专利技术做进一步说明。实施例11)用丙酮清洗ITO导电玻璃2次，再用去离子水将ITO导电玻璃放在超声波清洗器里清洗10分钟，接着将ITO导电玻璃放在10％的硝酸溶液中活化10秒，最后用去离子水清洗，待用；2)向乙二胺四乙酸二钠与钆离子形成的配合物溶液中，加入氟化钠溶液本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种采用电沉积六方相NaGdF4低温诱导制备六方相NaYF4:Yb,Er材料的方法，其特征在于，它的步骤如下：1)对ITO导电玻璃进行清洗和活化，最后用去离子水清洗，待用；2)向乙二胺四乙酸二钠与钆离子形成的配合物溶液中，加入氟化钠溶液，再加入抗坏血酸钠，调节pH值为5～7，得到电解液，其中配合物浓度为0.003～0.3mol/L，氟化钠浓度为0.03～0.6mol/L，抗坏血酸钠浓度为0.03～0.3mol/L；3)在20～80℃时，以ITO导电玻璃为工作电极，铂电极为对电极，Ag/AgCl电极为参比电极，组成三电极体系，置于步骤2)中得到的电解液中进行电沉积，相对于Ag/AgCl电极的沉积电位为0.6V～1.5V，得到NaGdF4薄膜材料，待用；4)再向乙二胺四乙酸二钠与摩尔比为(75～94)：(5～20)：(1～5)的钇离子、镱离子和饵离子形成的配合物溶液中，加入氟化钠溶液，再加入抗坏血酸钠，调节pH值为5～7，得到电解液，其中配合物浓度为0.003～0.3mol/L，氟化钠浓度为0.03～0.6mol/L，抗坏血酸钠浓度为0.03～0.3mol/L；5)在20～80℃时，以步骤3)中得到的带有六方相NaGdF4薄膜导电玻璃为工作电极，铂电极为对电极，Ag/AgCl电极为参比电极，组成三电极体系，置于步骤4)中得到的电解液中进行电沉积，相对于Ag/AgCl电极的沉积电位为0.6V～1.5V，制得六方相NaYF4:Yb,Er薄膜。...

【技术特征摘要】
1.一种采用电沉积六方相NaGdF4低温诱导制备六方相NaYF4:Yb,Er材料的方法，其特征在于，它的步骤如下：1)对ITO导电玻璃进行清洗和活化，最后用去离子水清洗，待用；2)向乙二胺四乙酸二钠与钆离子形成的配合物溶液中，加入氟化钠溶液，再加入抗坏血酸钠，调节pH值为5～7，得到电解液，其中配合物浓度为0.003～0.3mol/L，氟化钠浓度为0.03～0.6mol/L，抗坏血酸钠浓度为0.03～0.3mol/L；3)在20～80℃时，以ITO导电玻璃为工作电极，铂电极为对电极，Ag/AgCl电极为参比电极，组成三电极体系，置于步骤2)中得到的电解液中进行电沉积，相对于Ag/AgCl电极的沉积电位为0.6V～1.5V，得到NaGdF4薄膜材料，待用；4)再向乙二胺四乙酸二钠与摩尔比为(75～94)：(5～20)：(1～5)的钇离子、镱离子和饵离子形成的配合物溶液中，加入氟化钠溶液，再加入抗坏血酸钠，调节pH值为5～7，得到电解液，其中配合物浓度为0.003～0.3mol/L，氟化钠浓度为0.03～0.6mol/L，抗坏血酸钠浓度为0.03～0.3mol/L；5)在20～80℃时，以步骤3)中得到的带有六方...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘润，张利洁，张玺，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33