一种高量子效率绿光上转换核壳壳纳米晶及其制备方法技术

本发明专利技术属于无机发光材料领域。一种高量子效率绿光上转换核壳壳纳米晶及其制备方法，分子式为SrScF5:Cs/Gd/Yb/Er@BaGdF5:Yb@CaYF5。其制备方法依次包括如下步骤：先用碱土碳酸盐或稀土氧化物溶于三氟乙酸和去离子水中，制备三氟乙酸盐前驱体；将三氟乙酸盐、油酸、油胺与十八烯经高温反应、离心洗涤后，得到SrScF5:Cs/Gd/Yb/Er核纳米晶；采用层次外延生长法以及油浴热处理，烘干得到核壳壳终产物。该方法的优点是制备成本低、产量高，产物的特点是表现出980纳米激发下的高效绿光上转换发射，量子效率可达1.9%。子效率可达1.9%。子效率可达1.9%。

【技术实现步骤摘要】
一种高量子效率绿光上转换核壳壳纳米晶及其制备方法


[0001]本专利技术属于无机发光材料领域，尤其是绿光上转换发光纳米晶。

技术介绍

[0002]上转换是指通过吸收两个或多个光子，将长波区域的低能量光子转变为短波区域的高能量光子的一种非线性光学过程。上转换发光纳米材料的激发源通常是近红外激光，在细胞成像过程中，具有穿透深度深，无自发背景荧光、优异的信噪比等特点，可以提高生物成像的灵敏度以及空间分辨率。高上转换发光效率有利于实现低功率激发下的高分辨成像，目前提高上转换发光效率的方法主要有等离子体共振与包覆有机染料等，然而这些方法均存在不足之处，比如需要严格调整等离子体的共振峰以及等离子体与激活离子的间距，才有可能实现正的荧光增强效应，而有机染料的光化学稳定性差，极大地限制了其实际应用。相比而言，构建核壳结构是一种非常有效的策略，主要由于纳米晶表面存在大量的缺陷，通过壳层能够有效钝化纳米晶表面，从而提高上转换发光效率。然而采用与核相似的壳层，上转换发光效率仍然较低，通常小于0.5%。因此，构建新型的核壳结构，大幅提高上转换发光效率，有利于促进上转换发光纳米材料在生物成像领域的发展。

技术实现思路

[0003]本专利技术公开一种高量子效率绿光上转换核壳壳纳米晶，具体是先制备金属离子前驱体，通过热分解法制备SrScF5:Cs/Gd/Yb/Er核纳米晶，采用层层外延生长法制备SrScF5:Cs/Gd/Yb/Er@BaGdF5:Yb@CaYF5核壳壳纳米晶，再通过酸处理将核壳纳米晶从疏水转变为亲水，最后将纳米晶水溶液在油浴条件下循环热处理。本专利技术制备的核壳纳米晶在980纳米激光器激发条件下，产生明亮的上转换绿光发射，量子效率为1.9%。
[0004]为实现上述目的，本专利技术所采取的技术方案是：一种高量子效率绿光上转换核壳壳纳米晶的制备方法，包括如下步骤：（1）将3
‑
8毫摩尔碳酸锶溶于2
‑
4毫升三氟乙酸与5
‑
15毫升去离子水中，在70
‑
90
o
C条件下搅拌直至碳酸锶粉末全部溶解，然后在60
‑
80
o
C条件下蒸干，得到三氟乙酸锶前驱体。
[0005]（2）将3
‑
8毫摩尔碳酸钡溶于2
‑
4毫升三氟乙酸与5
‑
15毫升去离子水中，在70
‑
90
o
C条件下搅拌直至原料全部溶解，然后在60
‑
80
o
C条件下蒸干，得到三氟乙酸钡前驱体。
[0006]（3）将3
‑
8毫摩尔碳酸钙溶于2
‑
4毫升三氟乙酸与5
‑
15毫升去离子水中，在70
‑
90
o
C条件下搅拌直至原料全部溶解，然后在60
‑
80
o
C条件下蒸干，得到三氟乙酸钡前驱体。
[0007]（4）将2
‑
5毫摩尔氧化钪溶于4
‑
6毫升三氟乙酸与8
‑
20毫升去离子水中，在70
‑
90
o
C条件下搅拌直至原料全部溶解，然后在60
‑
80
o
C条件下蒸干，得到三氟乙酸钪前驱体。
[0008]（5）将2
‑
5毫摩尔氧化钇溶于4
‑
6毫升三氟乙酸与8
‑
20毫升去离子水中，在70
‑
90
o
C条件下搅拌直至原料全部溶解，然后在60
‑
80
o
C条件下蒸干，得到三氟乙酸钪前驱体。
[0009]（6）将2
‑
5毫摩尔氧化钆溶于4
‑
6毫升三氟乙酸与8
‑
20毫升去离子水中，在70
‑
90
o
C
条件下搅拌直至原料全部溶解，然后在60
‑
80
o
C条件下蒸干，得到三氟乙酸钆前驱体。
[0010]（7）将2
‑
5毫摩尔氧化镱溶于5
‑
8毫升三氟乙酸与8
‑
20毫升去离子水中，在70
‑
90
o
C条件下搅拌直至原料全部溶解，然后在60
‑
80
o
C条件下蒸干，得到三氟乙酸镱前驱体。
[0011]（8）将2
‑
5毫摩尔氧化铒溶于5
‑
8毫升三氟乙酸与8
‑
20毫升去离子水中，在70
‑
90
o
C条件下搅拌直至原料全部溶解，然后在60
‑
80
o
C条件下蒸干，得到三氟乙酸铒前驱体。
[0012]（9）将1毫摩尔三氟乙酸锶、0.4
‑
0.8毫摩尔三氟乙酸钪、0.1
‑
0.2毫摩尔三氟乙酸铯、0.05
‑
0.15毫摩尔三氟乙酸钆、0.1
‑
0.3毫摩尔三氟乙酸镱、0.05
‑
0.15毫摩尔三氟乙酸铒、5
‑
10毫升油酸、2
‑
4毫升油胺与10
‑
15毫升十八烯加入到50毫升三口烧瓶中，在100
‑
120摄氏度保温30
‑
60分钟，然后迅速升温至290
‑
320摄氏度并保温45
‑
90分钟，待反应结束后，用乙醇与环己烷混合液离心洗涤得到SrScF5:Cs/Gd/Yb/Er核纳米晶，并溶于4
‑
6毫升环己烷备用。
[0013]（10）将1毫摩尔三氟乙酸钡、0.6
‑
0.9毫摩尔三氟乙酸钆、0.1
‑
0.4毫摩尔三氟乙酸镱、5
‑
10毫升油酸、2
‑
4毫升油胺与10
‑
15毫升十八烯加入到50毫升三口烧瓶中，在100
‑
120摄氏度保温30
‑
60分钟，然后加入步骤（9）中的核纳米晶，继续保温15
‑
30分钟，然后迅速升温至290
‑
320摄氏度并保温45
‑
90分钟，待反应结束后，用乙醇与环己烷混合液离心洗涤，最后在30
o
C
‑
60
o
C烘干后得到SrScF5:Cs/Gd/Yb/Er@BaGdF5:Yb核壳纳米晶。
[0014]（11）将1毫摩尔三氟乙酸钙、1毫摩尔三氟乙酸钇、5
‑
10毫升油酸、2
‑
4毫升油胺与10
‑
15毫升本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高量子效率绿光上转换核壳壳纳米晶及其制备方法，其特征在于化学式是：SrScF5:Cs/Gd/Yb/Er@BaGdF5:Yb@CaYF5。2.根据权利要求1所述的一种高量子效率绿光上转换核壳壳纳米晶，其特征在于先制备金属离子前驱体，通过热分解法制备SrScF5:Cs/Gd/Yb/Er核纳米晶，采用层层外延生长法包覆BaGdF5:Yb@CaYF5双壳层，再通过酸处理将核壳壳纳米晶从疏水转变为亲水，最后将纳米晶水溶液在油浴条件下循环热处理。3.一种高量子效率绿光上转换核壳壳纳米晶的制备方法，其特征依次包括如下步骤：（1）将3
‑
8毫摩尔碳酸锶溶于2
‑
4毫升三氟乙酸与5
‑
15毫升去离子水中，在70
‑
90
o
C条件下搅拌直至碳酸锶粉末全部溶解，然后在60
‑
80
o
C条件下蒸干，得到三氟乙酸锶前驱体；（2）将3
‑
8毫摩尔碳酸钡溶于2
‑
4毫升三氟乙酸与5
‑
15毫升去离子水中，在70
‑
90
o
C条件下搅拌直至原料全部溶解，然后在60
‑
80
o
C条件下蒸干，得到三氟乙酸钡前驱体；（3）将3
‑
8毫摩尔碳酸钙溶于2
‑
4毫升三氟乙酸与5
‑
15毫升去离子水中，在70
‑
90
o
C条件下搅拌直至原料全部溶解，然后在60
‑
80
o
C条件下蒸干，得到三氟乙酸钡前驱体；（4）将2
‑
5毫摩尔氧化钪溶于4
‑
6毫升三氟乙酸与8
‑
20毫升去离子水中，在70
‑
90
o
C条件下搅拌直至原料全部溶解，然后在60
‑
80
o
C条件下蒸干，得到三氟乙酸钪前驱体；（5）将2
‑
5毫摩尔氧化钇溶于4
‑
6毫升三氟乙酸与8
‑
20毫升去离子水中，在70
‑
90
o
C条件下搅拌直至原料全部溶解，然后在60
‑
80
o
C条件下蒸干，得到三氟乙酸钪前驱体；（6）将2
‑
5毫摩尔氧化钆溶于4
‑
6毫升三氟乙酸与8
‑
20毫升去离子水中，在70
‑
90
o
C条件下搅拌直至原料全部溶解，然后在60
‑
80
o
C条件下蒸干，得到三氟乙酸钆前驱体；（7）将2
‑
5毫摩尔氧化镱溶于5
‑
8毫升三氟乙酸与8
‑
20毫升去离子水中，在70
‑
90
o
C条件下搅拌直至原料全部溶解，然后在60
‑
80
o
C条件下蒸干，得到三氟乙酸镱前驱体；（8）将2
‑
5毫摩尔氧化铒溶于5
‑
8毫升三氟乙酸与8
‑
20毫升去离子水中，在70
‑
90
o
C条件下搅拌直至原料全部溶解，然后在60
‑
80
o
C条件下蒸干，得到三氟乙酸铒前驱体；（9）将1毫摩尔三氟乙酸锶、0.4
‑
0.8毫摩尔三氟乙酸钪、0.1

【专利技术属性】
技术研发人员：雷磊，刘恩洋，邓德刚，徐时清，
申请(专利权)人：中国计量大学，
类型：发明
国别省市：