一种可控制备强发光稀土上转换材料的方法技术

本发明专利技术公开了一种可控制备强发光稀土上转换材料的方法，该方法将两种不同尺寸的稀土上转换发光材料在高温下共混加热，制备了尺寸均匀、稳定的纳米粒子，与传统溶剂热方法制备的同等尺寸稀土上转换发光材料相比，荧光强度增强。本发明专利技术解决了上转换纳米材料发光效率较低的共性问题，有效增强了上转换材料的发光效率，提供了一种简单易行、可控制备高效发光上转换材料的新方法，此法简化了传统方法提高上转换材料发光效率的操作步骤，便于批量生产高效发光、粒径均匀的上转换纳米材料。

A controllable method for preparing strong luminescence rare earth up conversion materials

【技术实现步骤摘要】
一种可控制备强发光稀土上转换材料的方法
本专利技术属于功能材料
，具体涉及一种荧光增强的稀土上转换纳米材料的制备方法。
技术介绍
上转换发光材料可以将长波辐射转换为短波辐射，通常由基质、激活剂、敏化剂所构成。因其具有反斯托克斯位移大、荧光寿命长、光稳定性高、化学稳定性强、信噪比高等诸多优点，在生物医学成像、癌症诊断、照明以及光电器件等领域具有广泛的应用。然而，由于上转换发光材料的敏化剂吸收截面小，导致其发光效率较低，影响了上转换材料的应用。因此，如何提高上转换材料发光强度成为该类材料首要解决的问题，现具体介绍各种提高上转换发光材料强度的方法如下：1、金属离子掺杂在上转换发光材料中掺入金属离子是一种简单易行并且能有效提高上转换发光效率的方法。当金属离子掺入上转换材料的晶格节点或晶格间隙，会降低发光中心的局部晶体场的对称性，使晶格震动的声子能量降低，从而增强了发光强度。常用的掺杂离子有Mn2+、Fe3+、Ca2+等。2、构建核壳结构核壳结构主要包括同质壳层包覆和异质壳层包覆。这种结构可以减少上转换发光材料的表面缺陷和杂质以及比表面积大所带来的能量损失，进而提高发光效率。3、金属表面等离子体共振金属纳米颗粒可以在金属表面的亚波长区域形成一个强电场，对处于等离子体共振频率处的上转换激发光有很大的增强作用，同时可缩短激发态寿命，增强辐射衰减速率，最终提高上转换材料的发光效率。4、染料敏化染料具有较高的消光系数，它能够起到天线的作用，有效捕获外界激发光子，通过荧光共振能量传递将能量传递给敏化离子，进而提高上转换发光效率，但最优的掺杂结构设计以及染料的选择还需要进一步探索。由于上述方法在增强上转换发光效率时仍存在一些尚未解决的问题，如：(1)在调节稀土掺杂离子时，如何精确控制各种离子的最佳掺杂浓度；(2)引入协同敏化剂改变激发波长优化上转换发光时，发光效率低的问题依然有待解决；(3)在利用等离子体共振增强上转换效率时，等离子共振对荧光增强的机理还未完全明晰。
技术实现思路
鉴于此，本专利技术的目的是提供一种简单易行且有效提高上转换材料发光强度的方法。为实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：将小尺寸和大尺寸的稀土上转换发光材料按质量比为1:2～6均匀分散于环己烷或甲苯中，然后加入到油酸与十八烯体积比为1:2～3的混合溶液中，在无水无氧、惰性气体保护下70～80℃搅拌除去环己烷或甲苯，随后在290～310℃下搅拌反应60～90分钟，反应结束体系降至室温，用无水乙醇离心洗涤，得到强发光稀土上转换材料。上述方法中，优选将小尺寸和大尺寸的稀土上转换发光材料按质量比为1:4～5均匀分散于环己烷或甲苯中。上述小尺寸的稀土上转换发光材料的尺寸为5～15nm，大尺寸的稀土上转换发光材料的尺寸为20～35nm。上述稀土上转换发光材料为NaREF4:Yb,Ln，所述的RE和Ln各自独立的代表Y、Yb、Ho、Er、Lu、Tm、Gd中任意一种，且RE和Ln不相同。上述方法中，优选在300℃下搅拌反应60分钟。上述方法得到的强发光稀土上转换材料为六方相结构。上述方法中，所述惰性气体为氮气或氩气。本专利技术的有益效果如下：1、本专利技术将两种不同尺寸的上转换材料共混加热，由于奥斯特瓦尔德熟化机理，大晶粒会吞噬小晶粒进而生长为更大的晶粒，有效降低了纳米粒子的比表面积。同时，所得材料与同等尺寸的上转换发光材料相比较，该材料具有更长的荧光寿命和更强的发光强度。2、本专利技术制备方法简单、易行、可操作性强，不仅简化了传统方法提高上转换发光效率的反应步骤、便于批量生产，还有效获得了尺寸均匀、发光强度高的上转换纳米材料。附图说明图1是实施例1制备的尺寸为10nm的NaYF4:18％Yb,2％Er的透射电镜图。图2是实施例1制备的尺寸为35nm的NaYF4:18％Yb,2％Er的透射电镜图。图3是实施例1制备的尺寸为37nm的NaYF4:18％Yb,2％Er的透射电镜图。图4是对比例1制备的尺寸为37nm的NaYF4:18％Yb,2％Er的透射电镜图。图5是实施例1制备的尺寸为10nm(a)、35nm(b)、37nm(c)以及对比例1制备的尺寸为37nm(d)的NaYF4:18％Yb,2％Er的XRD图。图6是实施例1制备的尺寸为10nm(a)、35nm(b)、37nm(c)以及对比例1制备的尺寸为37nm(d)的NaYF4:18％Yb,2％Er在980nm激发下的荧光光谱图。图7是实施例1制备的尺寸为10nm(a)、35nm(b)、37nm(c)以及对比例1制备的尺寸为37nm(d)的NaYF4:18％Yb,2％Er的荧光寿命衰减图。图8是实施例2制备的尺寸为36nm的NaYF4:18％Yb,2％Er的透射电镜图。图9是实施例3制备的尺寸为36nm的NaYF4:18％Yb,2％Er的透射电镜图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术进一步详细说明，但本专利技术的保护范围不仅限于这些实施例。实施例1将0.2428g(0.80mmol)YCl3·6H2O、0.0698g(0.18mmol)YbCl3·6H2O、0.0076g(0.02mmol)ErCl3·6H2O和6mL油酸及15mL十八烯加入100mL三口烧瓶中，在无水无氧、惰性气体保护下于160℃搅拌1h，形成均一透明溶液，微带淡黄色。然后将体系降至室温，加入溶解有0.1g(2.5mmol)NaOH和0.1482g(4mmol)NH4F的10mL甲醇溶液，常温搅拌60min，升温至55～60℃，继续搅拌60min除去甲醇，再升温至110～120℃抽真空20min，最后以38℃/min的速度升温至300℃保温60min，反应结束后降至室温，用无水乙醇离心洗涤，得到尺寸为10nm的稀土上转换发光材料NaYF4:18％Yb,2％Er(见图1)。将0.2428g(0.80mmol)YCl3·6H2O、0.0698g(0.18mmol)YbCl3·6H2O、0.0076g(0.02mmol)ErCl3·6H2O和6mL油酸及15mL十八烯加入100mL三口烧瓶中，在无水无氧、惰性气体保护下于160℃搅拌1h，形成均一透明溶液，微带淡黄色。然后将体系降至室温，加入溶解有0.1g(2.5mmol)NaOH和0.1482g(4mmol)NH4F的10mL甲醇溶液，常温搅拌60min，升温至55～60℃，继续搅拌60min除去甲醇，再升温至110～120℃抽真空10min，最后以19℃/min的速度升温至300℃保温60min，反应结束后降至室温，用无水乙醇离心洗涤，得到尺寸为35nm的稀土上转换发光材料NaYF4:18％Yb,2％Er(见图2)。将20mg尺寸为10nm的NaYF4:18％Yb,2％Er与100mg尺寸为35nm的NaYF4:18％Yb,2％Er均本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可控制备强发光稀土上转换材料的方法，其特征在于：将小尺寸和大尺寸的稀土上转换发光材料按质量比为1:2～6均匀分散于环己烷或甲苯中，然后加入到油酸与十八烯体积比为1:2～3的混合溶液中，在无水无氧、惰性气体保护下70～80℃搅拌除去环己烷或甲苯，随后在290～310℃下搅拌反应60～90分钟，反应结束体系降至室温，用无水乙醇离心洗涤，得到强发光稀土上转换材料。/n

【技术特征摘要】
1.一种可控制备强发光稀土上转换材料的方法，其特征在于：将小尺寸和大尺寸的稀土上转换发光材料按质量比为1:2～6均匀分散于环己烷或甲苯中，然后加入到油酸与十八烯体积比为1:2～3的混合溶液中，在无水无氧、惰性气体保护下70～80℃搅拌除去环己烷或甲苯，随后在290～310℃下搅拌反应60～90分钟，反应结束体系降至室温，用无水乙醇离心洗涤，得到强发光稀土上转换材料。


2.根据权利要求1所述的可控制备强发光稀土上转换材料的方法，其特征在于：将小尺寸和大尺寸的稀土上转换发光材料按质量比为1:4～5均匀分散于环己烷或甲苯中。


3.根据权利要求1或2所述的可控制备强发光稀土上转换材料的方法，其特征在于：所述小尺寸的稀土上转换发光材料的尺寸为5～1...

【专利技术属性】
技术研发人员：石峰，高嘉忆，刘苗，莫秀兰，武燕龙，王婷婷，
申请(专利权)人：陕西师范大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61