一种上转换荧光选择性增强的复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了这一种上转换荧光选择性增强的复合材料，属于上转换发光材料技术领域。包括微米光纤和分散在所述微米光纤表面的非金属三氧化钨‑上转换纳米颗粒混合样品。本发明专利技术通过微米光纤波导激发非金属三氧化钨的表面等离子体，利用WO3‑x的表面等离子体共振吸收和热效应相互协同，实现上转换荧光的选择性增强，改善上转换材料的多峰性，且利用微米光纤波导激发，不需要使用复杂光学器件，小巧易集成，操作更加方便。实施例的数据表明，本发明专利技术提供的复合材料相比上转换纳米颗粒(UCNPs)样品，在521纳米处的荧光峰强度增强了500多倍，也选择性地增强在523纳米处的荧光发射。

A Composite Material for Upconversion Fluorescence Selective Enhancement and Its Preparation Method

【技术实现步骤摘要】
一种上转换荧光选择性增强的复合材料及其制备方法
本专利技术涉及上转换发光材料
，特别涉及一种上转换荧光选择性增强的复合材料及其制备方法。
技术介绍
稀土上转换纳米发光材料是一种能够把长波辐射转换成短波辐射的纳米材料，因其具有独特的反斯托克斯光学性质、光稳定性强、荧光寿命长、发光谱带窄、反斯托克斯位移大、毒性低、对生物组织无损伤等诸多优点，在显示器、荧光标记、生物成像、太阳能电池、防伪等领域有广阔的应用前景。然而，上转换纳米材料发光效率很低，严重制约着上转换纳米材料的实际应用。此外，稀土元素具有多能级结构，因此上转换纳米材料的荧光光谱会同时出现多个峰，这种多峰性质会限制其在显示器、激光以及成像等领域的进一步应用。因此如何有效增强上转换纳米材料发光是目前研究的难点。目前，贵金属表面等离子体共振(surfaceplasmonresonance，SPR)增强上转换纳米材料发光被认为是最有效的途径之一。但是，这些方法对于上转换发光的增强大多都是对全部或者多个发射峰的整体增强，上转换纳米材料发光的多峰并没有得到明显的改善。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术目的在于提供一种上转换荧光选择性增强的复合材料及其制备方法，本专利技术提供的复合材料可以实现上转换荧光的选择性增强。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：本专利技术提供了一种上转换荧光选择性增强的复合材料，包括微米光纤和分散在所述微米光纤表面的非金属三氧化钨-上转换纳米颗粒混合样品。优选地，所述上转换纳米颗粒为六方β相NaYF4:Yb3+,Er3+。优选地，所述混合样品中的上转换纳米颗粒在微米光纤表面的负载量为1015～1016个/m2。优选地，所述非金属三氧化钨与上转换纳米颗粒的质量比为10～100：1。优选地，所述上转换纳米颗粒为球形，所述球形的直径为36～44nm。优选地，所述微米光纤的光纤直径为600nm～15μm。优选地，所述微米光纤由将多模光纤的缓冲层和聚合物夹层剥离，将所得纤芯加热拉长得到。本专利技术还提供了上述技术方案所述的上转换荧光选择性增强的复合材料的制备方法，包括以下步骤：将非金属三氧化钨、上转换纳米颗粒以及溶剂混合，得到混合样品；将微米光纤浸入到所述混合样品中后干燥，得到所述上转换荧光选择性增强的复合材料。优选地，所述溶剂为无水乙醇。优选地，所述干燥的温度为30～40℃，所述干燥的时间为1～3h。本专利技术提供了一种上转换荧光选择性增强的复合材料，包括微米光纤和分散在所述微米光纤表面的非金属三氧化钨(WO3-x)-上转换纳米颗粒混合样品。本专利技术通过微米光纤波导激发非金属三氧化钨的表面等离子体，利用WO3-x的表面等离子体共振吸收和热效应相互协同，实现上转换荧光的选择性增强，改善上转换材料的多峰性，非金属表面等离子体共振WO3-x材料在近红外区域有较宽且可调的共振吸收带，可以通过局域场增强效应实现多种激发波长的上转换材料荧光增强，且利用微米光纤波导激发，不需要使用复杂光学器件，小巧易集成，操作更加方便。实施例的数据表明，本专利技术提供的复合材料相比上转换纳米颗粒(UCNPs)样品，在521纳米处的荧光峰强度增强了500多倍，也选择性地增强在523纳米处的荧光发射。附图说明图1为以微米光纤的直径为980nm为例的上转换荧光选择性增强的复合材料的结构示意图；图2为实施例1中得到的复合材料的扫描电子显微镜(SEM)图像；图3为实施例1中得到的复合材料的透射电子显微镜(TEM)图像；图4为实施例1中得到的复合材料和参比UCNPs样品的荧光图像；图5为实施例1中得到的复合材料和参比UCNPs样品的荧光光谱；图6为实施例1中得到的复合材料随功率变化的荧光光谱；图7为实施例2中得到的复合材料随功率变化的荧光光谱。具体实施方式本专利技术提供了一种上转换荧光选择性增强的复合材料，包括微米光纤和分散在所述微米光纤表面的非金属三氧化钨-上转换纳米颗粒混合样品。在本专利技术中，所述上转换纳米颗粒优选为六方β相NaYF4:Yb3+,Er3+。在本专利技术中，所述六方β相NaYF4:Yb3+,Er3+中NaYF4、Yb和Er的摩尔比优选为78：20：2。在本专利技术中，所述混合样品中的上转换纳米颗粒在微米光纤表面的负载量优选为1015～1016个/m2，更优选为(2.0～3.0)×1015个/m2，最优选为2.50×1015个/m2。在本专利技术中，所述非金属三氧化钨与上转换纳米颗粒的质量比优选为10～100：1，更优选为20～60：1。在本专利技术中，所述上转换纳米颗粒优选为球形，所述球形上转换纳米颗粒的直径优选为36～44nm。本专利技术对上转换纳米颗粒的来源没有特殊限定，选用本领域技术人员熟知的市售商品即可。在本专利技术中，所述非金属三氧化钨的直径优选为5～50nm，更优选为10～30nm。在本专利技术中，所述微米光纤的光纤直径优选为600nm～15μm，更优选为980nm～9.5μm，最更优选为9.4μm。在本专利技术中，光纤直径过大会不利于波导激发，而直径过小会使得入射光在到达激发区域之前有太多损失。图1为复合材料的结构示意图，以微米光纤的光纤直径为980nm为例，包括光纤和分散在所述光纤表面的非金属三氧化钨-上转换纳米颗粒混合样品。在本专利技术中，所述微米光纤优选由将多模光纤的缓冲层和聚合物夹层剥离，将所得纤芯加热拉长得到。本专利技术对多模光纤的来源没有特殊限定，选用本领域技术人员熟知的市售多模光纤即可。在本专利技术中，所述多模光纤的导光性能优异。本专利技术对所述剥离的方法没有特殊限定，选用本领域技术人员熟知的剥离方法即可，在本专利技术的实施例中，优选为使用光纤剥离器进行剥离。本专利技术对所得纤芯加热拉长的方法没有特殊限定，选用本领域技术人员熟知的方法即可。在本专利技术中，具体地优选为用镊子夹住所得纤芯的一端并将其置于酒精喷灯外焰加热0.5～1.5分钟，达到其熔点，缓慢拉动镊子拉伸纤维使其拉长直至光纤直径减小至所需即可。本专利技术还提供了上述技术方案所述的上转换荧光选择性增强的复合材料的制备方法，包括以下步骤：将非金属三氧化钨、上转换纳米颗粒以及溶剂混合，得到混合样品；将微米光纤浸入到所述混合样品中后干燥，得到所述上转换荧光选择性增强的复合材料。本专利技术将非金属三氧化钨、上转换纳米颗粒以及溶剂混合，得到混合样品。在本专利技术中，所述溶剂优选为无水乙醇。在本专利技术中，所述非金属三氧化钨优选利用溶剂热法制得。在本专利技术的实施例中，所述溶剂热法优选包括以下步骤：取六羰基钨粉末加入无水乙醇中，搅拌得到均匀溶液，取均匀溶液与无水乙醇混合后加入聚四氟水热釜中在180℃下进行水热反应12h，自然冷却到室温后，离心，并用无水乙醇洗涤，在真空干燥箱中烘干，得到样品WO3-x。在本专利技术中，优选将非金属三氧化钨与无水乙醇超声混合，得到均匀分散液，再加入上转换纳米颗粒乙醇溶液，在室温25℃下磁力搅拌，得到均匀的混合样品(UCNPs/WO3-x)。在本专利技术中，所述上转换纳米颗粒乙醇溶液的浓度优选为1毫克/毫升，所述非金属三氧化钨与无水乙醇的用量比优选为1毫克：2毫升。得到混合样品后，本专利技术将微米光纤浸入到所述混合样品中后干燥，得到所述上转换荧光选择性增强的复合材料。在本专利技术中，所述干燥的温度优选为30～40℃，更优选为35℃，所述干燥的时间优选为1～3h，更优选为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种上转换荧光选择性增强的复合材料，其特征在于，包括微米光纤和分散在所述微米光纤表面的非金属三氧化钨‑上转换纳米颗粒混合样品。

【技术特征摘要】
1.一种上转换荧光选择性增强的复合材料，其特征在于，包括微米光纤和分散在所述微米光纤表面的非金属三氧化钨-上转换纳米颗粒混合样品。2.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述上转换纳米颗粒为六方β相NaYF4:Yb3+,Er3+。3.根据权利要求1或2所述的复合材料，其特征在于，所述混合样品中的上转换纳米颗粒在微米光纤表面的负载量为1015～1016个/m2。4.根据权利要求1或2所述的复合材料，其特征在于，所述非金属三氧化钨与上转换纳米颗粒的质量比为10～100：1。5.根据权利要求1或2所述的复合材料，其特征在于，所述上转换纳米颗粒为球形，所述球形的直径为36～44nm。6.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：李娟，娄在祝，李宝军，
申请(专利权)人：暨南大学，
类型：发明
国别省市：广东,44