二元纳米晶超晶格材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种二元纳米晶超晶格材料，所述二元纳米晶超晶格材料为镧系掺杂上转换发光纳米晶UCNPs与Au纳米颗粒自组装而成的准晶结构的UCNPs‑Au超晶格。本发明专利技术还提供该二元纳米晶超晶格材料的制备方法。该二元超晶格材料结构均一、厚度易于调控，二维准晶结构的范围可达到微米级别，能够实现在准晶结构中研究Au纳米颗粒的等离子体效应对上转换发光性质的调控作用。

【技术实现步骤摘要】
二元纳米晶超晶格材料及其制备方法
本专利技术涉及上转换发光材料
，特别涉及一种二元纳米晶超晶格材料及其制备方法。
技术介绍
上转换发光纳米材料(UCNPs)具有反斯托克斯位移，即能将低能量光子转换为高能量光子，因此在显示、多色成像和信息安全等方面具有广泛的应用前景。目前，可控调节并改善UCNPs的发光性能成为了人们关注的研究热点。其中，将UCNPs与贵金属纳米结构(比如，Au)结合，通过等离子体共振效应调控其上转换发光过程成为了一种有效手段。在相应电磁波作用下，贵金属表面会产生较强局部场，即局部表面等离振子共振(LSPR)，可以极大地改变上转换光子辐射过程，从而调制上转换发光性能。目前，主要是通过构筑UCNPs-Au“卫星”或“核-壳”结构、无序二维堆积结构、或通过单粒子操纵(例如，通过原子力显微镜)来实现两者之间构象关系控制，从而影响上转换发光性质。而尚未在准晶结构中探讨过Au等离子体效应对上转换发光性质的调控作用。
技术实现思路
本专利技术的主要目的是提出一种二元纳米晶超晶格材料及其制备方法，旨在获得准晶结构的UCNPs-Au超晶格，以便于在准晶结构中研究Au等离子体效应对上转换发光性质的调控作用。为实现上述目的，本专利技术提出一种二元纳米晶超晶格材料，所述二元纳米晶超晶格材料为镧系掺杂上转换发光纳米晶UCNPs与Au纳米颗粒自组装而成的准晶结构的UCNPs-Au超晶格。可选地，所述镧系掺杂上转换发光纳米晶UCNPs为NaGdF4:Yb/ErUCNPs，所述Au纳米颗粒为十二硫醇表面的Au纳米颗粒。可选地，所述十二硫醇的Au纳米颗粒与所述NaGdF4:Yb/ErUCNPs的粒子有效直径比例范围为0.60～0.66。可选地，所述准晶结构的UCNPs-Au超晶格具有12次旋转对称轴。本专利技术还提供一种二元纳米晶超晶格材料的制备方法，包括以下步骤：S1、将镧系掺杂上转换发光纳米晶UCNPs分散液与Au纳米颗粒分散液混合形成混合胶体溶液；S2、将步骤S1得到的混合胶体溶液滴至基底上；以及，S3、对步骤S2得到基底上的混合胶体溶液进行溶剂蒸发至干燥，在基底上形成二元有序超晶格薄膜。进一步地，所述步骤S1之前，还包括以下步骤：S0、分别制备镧系掺杂上转换发光纳米晶UCNPs和Au纳米颗粒，并分别分散于有机溶剂中。进一步地，所述步骤S0具体包括以下步骤：通过热分解方法合成NaGdF4:Yb/ErUCNPs，并分散于己烷中，得到UCNPs分散液；以及，合成十二硫醇表面的Au纳米颗粒，并分散于己烷中，得到Au纳米颗粒分散液。进一步地，所述步骤S1具体为：将NaGdF4:Yb/ErUCNPs分散液与十二硫醇表面的Au纳米颗粒分散液混合得到混合胶体溶液，其中十二硫醇表面的Au纳米颗粒分散液与NaGdF4:Yb/ErUCNPs分散液的粒子有效直径比例范围为：0.60～0.66。进一步地，所述步骤S1具体为：将NaGdF4:Yb/ErUCNPs分散液与十二硫醇表面的Au纳米颗粒分散液混合得到混合胶体溶液，其中NaGdF4:Yb/ErUCNPs分散液与十二硫醇表面的Au纳米颗粒分散液的粒子浓度比例范围为：1:1～1:1.5。进一步地，所述步骤S3中，溶剂蒸发的速率范围为：50～100μL/h，温度范围为：22～28℃。本专利技术技术方案将镧系掺杂上转换发光纳米晶UCNPs与Au纳米颗粒通过自组装方法调控，能够获得具有大范围二维准晶结构的UCNPs-Au二元超晶格材料。该二元超晶格材料结构均一、厚度易于调控，二维准晶结构的范围可达到微米级别，能够实现在准晶结构中研究Au纳米颗粒的等离子体效应对上转换发光性质的调控作用。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一些实施例，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，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。图1、实施例1得到的准晶结构的UCNPs-Au超晶格的TEM图；图2、实施例1得到的准晶结构的UCNPs-Au超晶格的FFT图；图3、对比例2得到的具有周期平移结构的二元纳米晶混合体材料的TEM图；图4、对比例1、对比例2和实施例1得到的NaGdF4:Yb/ErUCNPs、准晶结构的UCNPs-Au超晶格和不同厚度准晶结构的UCNPs-Au超晶格的发光光谱图。本专利技术目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中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的一部分实施例，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作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。若本专利技术实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义为，包括三个并列的方案，以“A和/或B为例”，包括A方案，或B方案，或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本专利技术要求的保护范围之内。本专利技术实施例提出一种二元纳米晶超晶格材料，所述二元纳米晶超晶格材料为镧系掺杂上转换发光纳米晶UCNPs与Au纳米颗粒自组装而成的准晶结构的UCNPs-Au超晶格。应该说明，上转换发光，即：反-斯托克斯发光(Anti-Stokes)，指的是材料受到低能量的光激发，发射出高能量的光，即经波长长、频率低的光激发，材料发射出波长短、频率高的光。上转换发光材料即具有上转换发光特性的纳米材料，能将低能量光子转换为高能量光子，因此在显示、多色成像和信息安全等方面具有广泛的应用前景。其中，镧系掺杂上转换发光纳米晶UCNPs具有反斯托克斯位移大、发射光谱尖锐、荧光寿命长、光化学稳定性好、发光强度高和生物毒性低等优点，在荧光生物探针、细胞成像、三维显示、激光、防伪编码标签以及光动力治疗等领域有着潜在的应用价值。具体的，镧系掺杂上转换发光纳米晶UCNPs是指掺杂镧系元素的上转换发光纳米材料。镧系元素(Ln)包括镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)、钷(Pm)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)和镥(Lu)。还应该说明，准晶结构是一种具有旋转对称性的新型结构材料。相比于其它晶体结构，该结构既不存在传统的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种二元纳米晶超晶格材料，其特征在于，所述二元纳米晶超晶格材料为镧系掺杂上转换发光纳米晶UCNPs与Au纳米颗粒自组装而成的准晶结构的UCNPs-Au超晶格。/n

【技术特征摘要】
1.一种二元纳米晶超晶格材料，其特征在于，所述二元纳米晶超晶格材料为镧系掺杂上转换发光纳米晶UCNPs与Au纳米颗粒自组装而成的准晶结构的UCNPs-Au超晶格。


2.如权利要求1所述的二元纳米晶超晶格材料，其特征在于，所述镧系掺杂上转换发光纳米晶UCNPs为NaGdF4:Yb/ErUCNPs，所述Au纳米颗粒为十二硫醇表面的Au纳米颗粒。


3.如权利要求2所述的二元纳米晶超晶格材料，其特征在于，所述十二硫醇表面的Au纳米颗粒与所述NaGdF4:Yb/ErUCNPs的粒子有效直径比例范围为0.60～0.66。


4.如权利要求3所述的二元纳米晶超晶格材料，其特征在于，所述准晶结构的UCNPs-Au超晶格具有12次旋转对称轴。


5.一种二元纳米晶超晶格材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将镧系掺杂上转换发光纳米晶UCNPs分散液与Au纳米颗粒分散液混合形成混合胶体溶液；
S2、将步骤S1得到的混合胶体溶液滴至基底上；以及，
S3、对步骤S2得到基底上的混合胶体溶液进行溶剂蒸发至干燥，在基底上形成二元有序超晶格薄膜。


6.如权利要求5所述的二元纳米晶超晶格材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S1之前，还包括以下步骤：
S0、分别制备镧系掺杂上转换发光纳米...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓克荣，权泽卫，
申请(专利权)人：南方科技大学，
类型：发明
国别省市：广东;44