基于等离子体效应调控稀土上转换发光特性的二元超晶格材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种基于等离子体效应调控稀土上转换发光特性的二元超晶格材料，所述二元超晶格材料为镧系掺杂上转换发光纳米颗粒UCNPs与Au纳米颗粒自组装而成的二维有序的UCNPs‑Au超晶格。本发明专利技术还提供基于等离子体效应调控稀土上转换发光特性的二元超晶格材料的制备方法。本发明专利技术技术方案将镧系掺杂上转换发光纳米颗粒UCNPs与Au纳米颗粒通过自组装方法共组装，能够获得大范围的二维高度有序的二元纳米颗粒超晶格材料。该二元纳米颗粒超晶格材料的有序范围可达到十几微米，能够实现通过等离子效应有效调控上转换发光性质，并有效建立超晶格结构与上转换光学性质之间的对应关系。

【技术实现步骤摘要】
基于等离子体效应调控稀土上转换发光特性的二元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
，特别涉及一种基于等离子体效应调控稀土上转换发光特性的二元超晶格材料及其制备方法。
技术介绍
镧系掺杂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。目前文献报道中，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。众所周知，等离子体共振效应的频率、UCNPs与等离子体激元之间的空间排列和距离对等其发光调制的结果有很大关系。尽管目前有很多的实验报道，要实现可控的等离子体对上转换发光性质调制仍然存在一些限制和挑战。比如一些已开发的纳米制备方法需要昂贵、复杂且耗时的操作过程，而另一些不适用于大面积制备均匀的UCNPs-Au纳米体系结构。因此，迫切需要开发一种容易且可重现的方法来制造大面积且均匀的UCNPs-Au体系结构，这将有助于更好地理解等离子体效应对上转换发光性质的调制及其潜在机理，并促进其实际应用。
技术实现思路
本专利技术的主要目的是提出一种基于等离子体效应调控稀土上转换发光特性的二元超晶格材料，旨在获得大面积的二维有序的超晶格材料，并通过等离子效应有效调控上转换发光性质。为实现上述目的，本专利技术提出一种基于等离子体效应调控稀土上转换发光特性的二元超晶格材料，所述二元超晶格材料为镧系掺杂上转换发光纳米颗粒UCNPs与Au纳米颗粒自组装而成的二维有序的UCNPs-Au超晶格。可选地，所述UCNPs-Au超晶格为AB型UCNPs-Au超晶格、AB3型UCNPs-Au超晶格和AB13型UCNPs-Au超晶格中的任意一种。可选地，所述AB型UCNPs-Au超晶格由NaYF4:Yb/ErUCNPs与十二硫醇表面的Au纳米颗粒自组装而成；所述AB3型UCNPs-Au超晶格由NaYF4:Yb/ErUCNPs与油胺表面的Au纳米颗粒自组装而成；所述AB13型UCNPs-Au超晶格由NaGdF4:Yb/ErUCNPs与十二硫醇表面的Au纳米颗粒自组装而成。本专利技术还提供一种基于等离子体效应调控稀土上转换发光特性的二元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颗粒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颗粒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NaYF4:Yb/ErUCNPs或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S0具体包括以下步骤：通过热分解方法合成NaYF4:Yb/ErUCNPs，并分散于己烷中，得到UCNPs分散液；以及，合成油胺表面的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NaYF4: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NaYF4: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：1:3～1:4。进一步地，所述步骤S1具体为：将NaYF4:Yb/ErUCNPs分散液与油胺表面的Au纳米颗粒分散液混合得到混合胶体溶液，其中NaYF4:Yb/ErUCNPs分散液与油胺表面的Au纳米颗粒分散液的粒子浓度比例范围为：1:0.9～1:1.5。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：1:0.9～1:2。本专利技术技术方案将镧系掺杂上转换发光纳米颗粒UCNPs与Au纳米颗粒通过自组装方法共组装，能够获得大范围的二维高度有序的二元纳米颗粒超晶格材料。该二元纳米颗粒超晶格材料的有序范围可达到十几微米，能够实现通过等离子效应有效调控上转换发光性质，并有效建立超晶格结构与上转换光学性质之间的对应关系。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、本专利技术一实施例中两种Au纳米颗粒溶液的紫外可见吸收光谱；图2、实施例1得到的AB型UCNPs-Au超晶格的透射电镜图；图3、实施例2得到的AB3型UCNPs-Au超晶格的透射电镜图；图4、实施例3得到的AB13型UCNPs-Au超晶格的透射电镜图；图5、对比例1、实施例1和实施例2得到的NaYF4:Yb/ErUCNPs、AB型UCNPs-Au超晶格和AB3型UCNPs-Au超晶格的发光光谱图；图6、对比例2和实施例3得到的NaGdF4:Yb/ErUCNPs、AB13型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，各个实本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于等离子体效应调控稀土上转换发光特性的二元超晶格材料，其特征在于，所述二元超晶格材料为镧系掺杂上转换发光纳米颗粒UCNPs与Au纳米颗粒自组装而成的二维有序的UCNPs-Au超晶格。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于等离子体效应调控稀土上转换发光特性的二元超晶格材料，其特征在于，所述二元超晶格材料为镧系掺杂上转换发光纳米颗粒UCNPs与Au纳米颗粒自组装而成的二维有序的UCNPs-Au超晶格。


2.如权利要求1所述的基于等离子体效应调控稀土上转换发光特性的二元超晶格材料，其特征在于，所述UCNPs-Au超晶格为AB型UCNPs-Au超晶格、AB3型UCNPs-Au超晶格和AB13型UCNPs-Au超晶格中的任意一种。


3.如权利要求2所述的基于等离子体效应调控稀土上转换发光特性的二元超晶格材料，其特征在于，所述AB型UCNPs-Au超晶格由NaYF4:Yb/ErUCNPs与十二硫醇表面的Au纳米颗粒自组装而成；所述AB3型UCNPs-Au超晶格由NaYF4:Yb/ErUCNPs与油胺表面的Au纳米颗粒自组装而成；所述AB13型UCNPs-Au超晶格由NaGdF4:Yb/ErUCNPs与十二硫醇表面的Au纳米颗粒自组装而成。


4.一种基于等离子体效应调控稀土上转换发光特性的二元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颗粒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。


5.如权利要求4所述的基于等离子体效应调控稀土上转换发光特性的二元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颗粒UCNPs和Au纳米颗粒，并分别分散于有机溶剂中。


6.如权利要求5所述的基于等离子体效应调控稀土上转换发光特性的二元超晶格材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S0具体包...

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