CN105238405A - 一种提高稀土离子共掺上转换纳米材料发光强度的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种提高稀土离子共掺上转换纳米材料发光强度方法。通过热分解分段定向外延生长制备方法，将上转换稀土离子分别掺杂到无机纳米材料的不同部位，并在不同部位之间生长一定厚度的纯的基质材料以增加稀土离子之间的距离，减小不同稀土离子之间因能量传递和交叉弛豫过程而引起的能量损耗，从而大大提高稀土离子共掺无机纳米材料的上转换发光强度和量子产率。
Description
技术领域
本发明属于上转换纳米发光材料技术领域，具体涉及一种提高稀土离子共掺上转换纳米材料发光强度的方法和技术方案。
背景技术
稀土离子掺杂的上转换多色发光无机纳米材料由于具有低毒、抗光漂白性、无背景荧光、较深的光穿透深度等特点可作为新一代纳米荧光生物探针，在多路通用的生物检测和光学成像领域有着重要的应用前景。受限于稀土离子独特的电子能级结构，在稀土离子掺杂的无机纳米晶中实现发光效率高、谱线宽广的多色上转换发光的最常用的方法就是在无机纳米晶中掺入不同的稀土离子，通过调整各稀土离子特定发射波长的强度来调控颜色输出(例如：掺入饵离子提供绿光组分，掺入铥离子提供蓝光组分)。虽然这种共掺的方式能够产生多色上转换发光，但是其上转换发光强度相对于稀土离子单掺的样品要弱很多，其上转换量子产率往往也较低。这主要是因为共掺稀土离子后，使得稀土离子在无机纳米晶中总浓度增大；掺杂的稀土离子之间的相对距离因此变小，就会大大增加共掺稀土离子之间的能量传递和交叉弛豫过程，使得激发光能量大都以热量的形式在无机纳米晶中损耗掉。因此，如何增加共掺稀土离子在无机纳米晶中的相对距离，避免共掺稀土离子之间的能量传递和交叉弛豫的能量损耗过程，是实现高效稀土离子多色上转换发光的重要前提。
发明内容
本发明涉及一种提高稀土离子共掺上转换纳米材料发光强度的方法。其具体技术方案是：采用热分解分段定向外延生长法，将各种上转换稀土离子分别掺入到无机纳米材料的不同部位，并在不同部位之间生长一定厚度纯的基质材料以增加共掺稀土离子之间的相对距离，减小不同稀土离子之间因能量传递和交叉弛豫过程而引起的能量损耗，从而大大提高稀土离子共掺无机纳米材料的上转换发光强度和量子产率。具体见结构设计示意图1。
根据本发明，所述的上转换无机纳米材料为稀土离子共掺的一维正交相KSc2F7纳米棒，长度为50～300nm，优选为150～250nm(图2、3)。
根据本发明，所述的掺杂的上转换稀土离子为饵离子(Er3+)、铥离子(Tm3+)、钬离子(Ho3+)与镱离子(Yb3+)组合的一种或多种，其中Er3+、Tm3+、Ho3+和Yb3+的掺杂浓度分别为0～5mol％、0～3mol％、0～5mol％、0～50mol％,优选的掺杂浓度分别为2mol％、1mol％、2mol％和20mol％。
根据本发明，所述的纯的基质材料KSc2F7的厚度为0～40nm，优选为10～20nm(图4)。
根据本发明，在980nm激发光照射下，按照所述的方法制备出的稀土离子共掺一维正交相KSc2F7纳米棒具有高效的稀土离子多色上转换发光，其发光强度是常规方法生长纳米晶(无分段外延生长)的30倍或更高(图5)。
根据本发明，按照所述的方法制备出的稀土离子共掺的一维正交相KSc2F7纳米棒的上转换量子产率是常规方法生长纳米晶的5倍或更高(图6)。
本发明还提供上述稀土离子共掺上转换发光纳米材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备所述的纯的基质材料外延生长前驱体；
(2)制备不同上转换稀土离子掺杂外延生长原料前驱体；
(3)制备所述的稀土离子共掺的一维正交相KSc2F7纳米棒。
根据本发明，所述步骤(1)中制备的纯的基质材料外延生长前驱体为三氟乙酸钾、三氟乙酸钪与溶剂(油酸、十八烯和油胺)的混合溶液。具体制备方法如下：室温下称取三氟乙酸钾和三氟乙酸钪，加入到反应容器中，加入溶剂，在惰性气氛下加热至上述三氟乙酸盐溶解，得到澄清溶液。
根据本发明，所述步骤(2)中制备的不同稀土离子掺杂外延生长原料前驱体为三氟乙酸钾、三氟乙酸钪、三氟乙酸镱与三氟乙酸铒、三氟乙酸铥、三氟乙酸钬中的一种或多种与溶剂(油酸、十八烯和油胺)的混合溶液。具体制备方法如下：室温下称取三氟乙酸钾、三氟乙酸钪与三氟乙酸铒、三氟乙酸铥、三氟乙酸钬、三氟乙酸镱中的一种或多种加入到反应容器中，加入溶剂，在惰性气氛下加热至上述三氟乙酸盐溶解，得到澄清溶液。
根据本发明，所述步骤(3)中所述稀土离子共掺的一维正交相KSc2F7纳米棒通过以下热分解定向分段外延生长法制备。具体制备方法如下：室温下称取三氟乙酸钾、三氟乙酸钪与三氟乙酸铒、三氟乙酸铥、三氟乙酸钬、三氟乙酸镱中的一种或多种加入到反应容器中，加入溶剂；在惰性气氛下加热至上述三氟乙酸盐溶解后，继续升温至260～320℃，反应0.5～1小时；然后将步骤(1)或者(2)中得到的澄清溶液适量迅速注射到上述反应容器中，在260～320℃反应0.5～1小时；经过多次注射步骤(1)或(2)中制备的原料前驱体，并在260～320℃反应后自然冷却到室温；经沉淀、离心和洗涤后，得到稀土离子共掺的一维正交相KSc2F7纳米棒。
根据本发明，上述步骤(1)、(2)、(3)中，三氟乙酸钾、三氟乙酸钪、三氟乙酸镱、三氟乙酸铒、三氟乙酸铥和三氟乙酸钬中的各元素的摩尔比例为1～4钪：0.1～0.4镱：0.5～2钾：0.01～0.05铒：0.01～0.05铥：0.01～0.05钬。
根据本发明，上述步骤(1)、(2)、(3)中的溶剂为油酸、油胺和十八烯的混合溶剂。优选地，所述混合溶剂中各组分的摩尔比例为3油酸：1油胺：2十八烯。
本发明通过热分解定向分段外延生长法，将不同的上转换稀土离子分别掺入到一维正交相KSc2F7纳米棒的不同部位，并在其间生长不同厚度的基质材料。这种巧妙的结构设计使得在同一纳米晶中调控共掺稀土离子之间的距离成为可能，因而可以控制共掺稀土离子之间的能量传递和交叉弛豫能量损耗过程，从而大大提高了稀土离子共掺无机纳米晶的上转换发光强度和绝对量子产率。因此，所述的高效稀土离子共掺多色上转换发光纳米材料的制备方法必将为稀土离子共掺多色发光上转换纳米材料的应用奠定了良好的基础。
附图说明
图1是本发明所述的稀土离子共掺无机纳米材料的制备方法设计原理图。
图2是本发明实施例1中制备出的正交相KSc2F7:Yb,ErKSc2F7KSc2F7:Yb,TmKSc2F7纳米棒的X射线粉末衍射图。仪器型号为MiniFlex2，厂家为Rigaku，铜靶辐射波长为λ＝0.154187nm。
图3是本发明实施例1中制备出的正交相KSc2F7:Yb,ErKSc2F7KSc2F7:Yb,TmKSc2F7纳米棒透射电镜图。仪器型号为JEM-2010，厂家为JEOL。
图4是本发明实施例2制备出的生长了不同厚度纯的KSc2F7基质材料的KSc2F7:Yb,ErKSc2F7KSc2F7:Yb,TmKSc2F7纳米棒的透射电镜图。仪器型号为JEM-2010，厂家为JEOL。
图5是本发明实施例1制备出的KSc2F7:Yb,ErKSc2F7KSc2F7:Yb,TmKSc2F7纳米棒、实施例3制备出的KSc2F7:Yb,Er,TmKSc2F7KSc2F7:Yb,Er,TmKSc2F7和实施例4制备出的KSc2F7:Yb,Er,TmKSc2F7:Yb,Er,TmKSc2F7:Yb,Er,Tm纳米棒的上转换发射光强度谱图比较(激发波长为980nm)。仪器型号为FSP920-C，厂家为Edinburgh。
图6是本发明实施案例1～6制备出的纳米棒上转换绝对量子产率柱状图。
图7是本发明实施例2制备出的生长了不同厚度纯的KSc2F7基质材料的KSc2F7:Yb,ErKSc2F7KSc2F7:Yb,TmKSc2F7纳米棒的上转换发射光强度谱图比较(激发波长为980nm)。仪器型号为FSP920-C，厂家为Edinburgh。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。但本领域技术人员了解，本发明的保护范围不仅限于以下实施例。根据本发明公开的内容，本领域技术人员将认识到在不脱离本发明技术方案所给出的技术特征和范围的情况下，对以上所述实施例做出许多变化和修改都属于本发明的保护范围。
实施例1：KSc2F7:Yb,ErKSc2F7KSc2F7:Yb,TmKSc2F7纳米棒的制备
(1)室温下称取三氟乙酸钾和三氟乙酸钪(共1mmol，其中钾元素和钪元素的比例为1钾：2钪)至三孔烧瓶，加入30mL油酸、10mL油胺和20mL十八烯作为溶剂；在惰性气氛下加热至上述三氟乙酸盐溶解成澄清溶液后自然冷却到室温，制备成纯的基质材料外延生长前驱体。
(2)室温下称取三氟乙酸钾、三氟乙酸钪、三氟乙酸镱和三氟乙酸铥(共0.5mmoL，各元素的摩尔比例为1钾：2钪：0.4镱：0.02铥)至另外一个三孔烧瓶，加入15mL油酸、5mL油胺和10mL十八烯作为溶剂；在惰性气氛下加热至上述三氟乙酸盐溶解成澄清溶液后自然冷却到室温，制备成铥离子掺杂外延生长原料前驱体。
(3)室温下称取三氟乙酸钾、三氟乙酸钪、三氟乙酸镱和三氟乙酸铒(共0.5mmoL，各元素的摩尔比例为1钾：2钪：0.4镱：0.04铒)至三孔烧瓶，加入15mL油酸、5mL油胺和1mL十八烯作为溶剂；在惰性气氛下加热至上述三氟乙酸盐溶解后继续升温至300℃，使三氟乙酸盐原料热分解，反应30分钟；取(1)中制备的纯的基质材料外延生长前驱体一半，分三次注入三孔烧瓶，每次升温至300℃后反应30分钟；再取(2)中铥离子掺杂外延生长原料前驱体全部，分三次注入三孔烧瓶，每次升温至300℃后反应30分钟；再取(1)中制备的纯的基质材料外延生长前驱体剩余一半，分三次注入三孔烧瓶，每次升温至300℃后反应30分钟；然后将上述反应溶液自然冷却到室温，沉淀、离心并洗涤，得到单分散、粒径约为200nm的一维正交相KSc2F7:Yb,ErKSc2F7KSc2F7:Yb,TmKSc2F7纳米棒(图2、3)。在980nm激发光激发下，用光谱仪检测其上转换发光，可以获得饵离子和铥离子强的上转换发光(图5)。
实施例2：具有不同厚度纯KSc2F7基质材料的KSc2F7:Yb,ErKSc2F7KSc2F7:Yb,TmKSc2F7纳米棒的制备
(1)室温下称取三氟乙酸钾和三氟乙酸钪(共6mmol，其中钾元素和钪元素的比例为1钾：2钪)至三孔烧瓶，加入180mL油酸、60mL油胺和120mL十八烯作为溶剂；在惰性气氛下加热至上述三氟乙酸盐溶解成澄清溶液后自然冷却到室温，制备成纯的基质材料外延生长前驱体。
(2)室温下称取三氟乙酸钾、三氟乙酸钪、三氟乙酸镱和三氟乙酸铥(共1.5mmoL，各元素的摩尔比例为1钾：2钪：0.4镱：0.02铥)至另外一个三孔烧瓶，加入45mL油酸、15mL油胺和30mL十八烯作为溶剂；在惰性气氛下加热至上述三氟乙酸盐溶解成澄清溶液后自然冷却到室温，制备成铥离子掺杂外延生长原料前驱体。
(3)室温下称取三氟乙酸钾、三氟乙酸钪、三氟乙酸镱和三氟乙酸铒(共0.5mmoL，各元素的摩尔比例为1钾：2钪：0.4镱：0.04铒)三份，分别放入三孔烧瓶中，各加入15mL油酸、5mL油胺和10mL十八烯作为溶剂；在惰性气氛下加热至上述三氟乙酸盐溶解后继续升温至300℃，使三氟乙酸盐原料热分解，反应30分钟；分别取(1)中制备的纯的基质材料外延生长前驱体的1/20、1/12和1/6，分三次注入上述三个三孔烧瓶，每次升温至300℃后反应30分钟；再取(2)中制备的铥离子掺杂外延生长原料前驱体1/3，分三次分别注入三孔烧瓶，每次升温至300℃后反应30分钟；再分别取(1)中制备的纯的基质材料外延生长前驱体的1/20、1/12和1/6，分三次注入上述三个三孔烧瓶，每次升温至300℃后反应30分钟；然后将上述反应溶液自然冷却到室温，沉淀、离心并洗涤，得到具有不同厚度纯的KSc2F7基质材料的一维正交相KSc2F7:Yb,ErKSc2F7KSc2F7:Yb,TmKSc2F7纳米棒(图4)。将上述得到的不同纳米棒，分别用980nm激发光激发，用光谱仪检测其上转换发光强度谱图，根据发光强度谱图可以推断出最佳的纯的基质材料厚度(图7)。
实施例3：KSc2F7:Yb,Er,TmKSc2F7KSc2F7:Yb,Er,TmKSc2F7纳米棒的制备
(1)室温下称取三氟乙酸钾和三氟乙酸钪(共1mmol，其中钾元素和钪元素的比例为1钾：2钪)至三孔烧瓶，加入30mL油酸、10mL油胺和20mL十八烯作为溶剂；在惰性气氛下加热至上述三氟乙酸盐溶解成澄清溶液后自然冷却到室温，制备成纯的基质材料外延生长前驱体。
(2)室温下称取三氟乙酸钾、三氟乙酸钪、三氟乙酸镱、三氟乙酸镱和三氟乙酸铥(共1mmoL，各元素的摩尔比例为1钾：2钪：0.4镱：0.04铒：0.02铥)至三孔烧瓶，加入15mL油酸、5mL油胺和10mL十八烯作为溶剂；在惰性气氛下加热至上述三氟乙酸盐溶解成澄清溶液后自然冷却到室温，制备成铒和铥离子共掺杂外延生长原料前驱体。
(3)室温下取(2)中制备的铒和铥离子共掺杂外延生长原料前驱体一半至三口烧瓶，在惰性气氛下加热至300℃，使三氟乙酸盐原料热分解，反应30分钟；取(1)中制备的纯的基质材料外延生长前驱体的一半，分三次注入三孔烧瓶，每次升温至300℃后反应30分钟；取(2)中制备的铒和铥离子共掺杂外延生长原料前驱体剩余一半，分三次注入三孔烧瓶，每次升温至300℃后反应30分钟；取(1)中制备的纯的基质材料外延生长前驱体的剩余一半，分三次注入三孔烧瓶，每次升温至300℃后反应30分钟；然后将上述反应溶液自然冷却到室温，沉淀、离心并洗涤，得到KSc2F7:Yb,Er,TmKSc2F7KSc2F7:Yb,Er,TmKSc2F7纳米棒。
实施例4：KSc2F7:Yb,Er,TmKSc2F7:Yb,Er,TmKSc2F7:Yb,Er,Tm纳米棒的制备
(1)室温下称取三氟乙酸钾、三氟乙酸钪、三氟乙酸镱、三氟乙酸铒和三氟乙酸铥(共1.5mmoL，各元素的摩尔比例为1钾：2钪：0.4镱：0.04铒：0.02铥)至三孔烧瓶，加入45mL油酸、15mL油胺和30mL十八烯作为溶剂；在惰性气氛下加热至上述三氟乙酸盐溶解成澄清溶液后自然冷却到室温，制备成铒和铥离子共掺杂外延生长原料前驱体。
(2)室温下取(1)中制备的铒和铥离子共掺杂外延生长原料前驱体三分之一至三口烧瓶，在惰性气氛下加热至300℃，使三氟乙酸盐原料热分解，反应30分钟；取(1)中制备的铒和铥离子共掺杂外延生长原料三分之一，分三次注入三孔烧瓶，每次升温至300℃后反应30分钟；再取(1)中制备的铒和铥离子共掺杂外延生长原料前驱体剩余三分之一，分三次注入三孔烧瓶，每次升温至300℃后反应30分钟；然后将上述反应溶液自然冷却到室温，沉淀、离心并洗涤，得到KSc2F7:Yb,Er,TmKSc2F7:Yb,Er,TmKSc2F7:Yb,Er,Tm纳米棒。
实施例5：KSc2F7:Yb,TmKSc2F7KSc2F7:Yb,ErKSc2F7纳米棒的制备
(1)室温下称取三氟乙酸钾和三氟乙酸钪(共1mmol，其中钾元素和钪元素的比例为1钾：2钪)至三孔烧瓶，加入30mL油酸、10mL油胺和20mL十八烯作为溶剂；在惰性气氛下加热至上述三氟乙酸盐溶解成澄清溶液后自然冷却到室温，制备成纯的基质材料外延生长前驱体。
(2)室温下称取三氟乙酸钾、三氟乙酸钪、三氟乙酸镱和三氟乙酸铒(共0.5mmoL，各元素的摩尔比例为1钾：2钪：0.4镱：0.02铥)至三孔烧瓶，加入15mL油酸、5mL油胺和10mL十八烯作为溶剂；在惰性气氛下加热至上述三氟乙酸盐溶解成澄清溶液后自然冷却到室温，制备成铒离子掺杂外延生长原料前驱体。
(3)室温下称取三氟乙酸钾、三氟乙酸钪、三氟乙酸镱和三氟乙酸铥(共0.5mmoL，各元素的摩尔比例为1钾：2钪：0.4镱：0.02铥)至三孔烧瓶，加入15mL油酸、5mL油胺和1mL十八烯作为溶剂；在惰性气氛下加热至上述三氟乙酸盐溶解后继续升温至300℃，使三氟乙酸盐原料热分解，反应30分钟；取(1)中制备的纯的基质材料外延生长前驱体一半，分三次注入三孔烧瓶，每次升温至300℃后反应30分钟；再取(2)中铥离子掺杂外延生长原料前驱体全部，分三次注入三孔烧瓶，每次升温至300℃后反应30分钟；再取(1)中制备的纯的基质材料外延生长前驱体剩余一半，分三次注入三孔烧瓶，每次升温至300℃后反应30分钟；然后将上述反应溶液自然冷却到室温，沉淀、离心并洗涤，得到KSc2F7:Yb,TmKSc2F7KSc2F7:Yb,ErKSc2F7纳米棒。
实施例6：KSc2F7:Yb,ErKSc2F7KSc2F7:Yb,TmKSc2F7KSc2F7:Yb,HoKSc2F7纳米棒的制备
(1)室温下称取三氟乙酸钾和三氟乙酸钪(共1.5mmol，其中钾元素和钪元素的比例为1钾：2钪)至三孔烧瓶，加入45mL油酸、15mL油胺和30mL十八烯作为溶剂；在惰性气氛下加热至上述三氟乙酸盐溶解成澄清溶液后自然冷却到室温，制备成纯的基质材料外延生长前驱体。
(2)室温下称取三氟乙酸钾、三氟乙酸钪、三氟乙酸镱和三氟乙酸铥(共0.5mmoL，各元素的摩尔比例为1钾：2钪：0.4镱：0.02铥)至三孔烧瓶，同时称取三氟乙酸钾、三氟乙酸钪、三氟乙酸镱和三氟乙酸钬(共0.5mmoL，各元素的摩尔比例为1钾：2钪：0.4镱：0.02钬)至另外一个三口烧瓶；各加入15mL油酸、5mL油胺和10mL十八烯作为溶剂；在惰性气氛下加热至上述三氟乙酸盐溶解成澄清溶液后自然冷却到室温，制备成铥或钬离子掺杂外延生长原料前驱体。
(3)室温下称取三氟乙酸钾、三氟乙酸钪、三氟乙酸镱和三氟乙酸铒(共0.5mmoL，各元素的摩尔比例为1钾：2钪：0.4镱：0.04铒)至三孔烧瓶，加入15mL油酸、5mL油胺和1mL十八烯作为溶剂；在惰性气氛下加热至上述三氟乙酸盐溶解后继续升温至300℃，使三氟乙酸盐原料热分解，反应30分钟；取(1)中制备的纯的基质材料外延生长前驱体的三分之一，分三次注入三孔烧瓶，每次升温至300℃后反应30分钟；取(2)中铥离子掺杂外延生长原料前驱体全部，分三次注入三孔烧瓶，每次升温至300℃后反应30分钟；取(1)中制备的纯的基质材料外延生长前驱体的三分之一，分三次注入三孔烧瓶，每次升温至300℃后反应30分钟；取(2)中钬离子掺杂外延生长原料前驱体全部，分三次注入三孔烧瓶，每次升温至300℃后反应30分钟；再取(1)中制备的纯的基质材料外延生长前驱体的剩余三分之一，分三次注入三孔烧瓶，每次升温至300℃后反应30分钟；然后将上述反应溶液自然冷却到室温，沉淀、离心并洗涤，得到KSc2F7:Yb,ErKSc2F7KSc2F7:Yb,TmKSc2F7KSc2F7:Yb,HoKSc2F7纳米棒。
Claims (8)
1.一种提高稀土离子共掺上转换纳米材料发光强度方法，其特征在于，采用热分解分段定向外延生长法，将各种上转换稀土离子分别掺入到无机纳米材料的不同部位，并在不同部位之间生长一定厚度的纯基质材料以增加共掺稀土离子之间的距离，减小稀土离子之间因能量传递和交叉弛豫过程而引起的能量损耗，从而大大提高稀土离子共掺无机纳米材料的上转换发光强度和量子产率。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法所制备的稀土离子共掺上转换纳米发光材料为稀土离子共掺的一维正交相KSc2F7纳米棒，其长度为50～400nm，优选为200～300nm。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的上转换稀土离子为饵离子、铥离子、钬离子与镱离子组合的一种或多种，其中饵离子、铥离子、钬离子和镱离子的掺杂浓度分别为0～5mol％、0～3mol％、0～5mol％、0～50mol％,优选分别为2mol％、1mol％、2mol％和20mol％。
4.根据权利1所述的方法，其特征在于，所述的纯基质材料为正交相KSc2F7，其厚度为0～40nm，优选10～20nm。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)制备纯的基质材料外延生长前驱体；
(2)制备不同上转换稀土离子掺杂外延生长原料前驱体；
(3)制备上转换稀土离子共掺的一维正交相KSc2F7纳米棒。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)中制备的纯的KSc2F7基质材料外延生长前驱体通过以下方法制备：室温下称取三氟乙酸钾和三氟乙酸钪，加入到反应容器中，加入溶剂，在惰性气氛下加热至上述三氟乙酸盐溶解，得到澄清溶液；
优选地，上述步骤中的三氟乙酸钾和三氟乙酸钪摩尔的比例为1钾：2钪；
优选地，上述步骤中的溶剂为油酸、油胺和十八烯的混合溶剂。优选地，所述混合溶剂中各组分的摩尔比例为3油酸：1油胺：2十八烯。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)中制备的不同上转换稀土离子掺杂外延生长原料前驱体通过以下方法制备：室温下称取三氟乙酸钾、三氟乙酸钪、三氟乙酸镱与三氟乙酸铒、三氟乙酸铥、三氟乙酸钬中的一种或多种加入到反应容器中，加入溶剂，在惰性气氛下加热至上述三氟乙酸盐溶解，得到澄清溶液；
优选地，上述步骤中的三氟乙酸钾、三氟乙酸钪、三氟乙酸镱、三氟乙酸铒、三氟乙酸铥和三氟乙酸钬中的各元素的摩尔比例为2钪：1钾：0～0.4镱：0～0.04铒：0～0.02铥：0.02钬：0～0.04钬；
优选地，上述步骤中的溶剂为油酸、油胺和十八烯的混合溶剂。优选地，所述混合溶剂中各组分的摩尔比例为3油酸：1油胺：2十八烯。
8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤(3)中制备的上转换稀土离子共掺一维正交相KSc2F7纳米棒通过以下方法制备：室温下称取三氟乙酸钾、三氟乙酸钪、三氟乙酸镱与三氟乙酸铒、三氟乙酸铥、三氟乙酸钬中的一种或多种加入到反应容器中，加入溶剂；在惰性气氛下加热至上述三氟乙酸盐溶解后，继续升温至260～320℃，反应0.5～1小时；然后将步骤(1)或者(2)中得到的澄清溶液适量迅速注射到上述反应容器中，在260～320℃反应0.5～1小时；经过多次注射步骤(1)或(2)中制备的前驱体，并在260～320℃反应后自然冷却到室温；经沉淀、离心和洗涤后，得到稀土离子共掺的一维正交相KSc2F7纳米棒；
优选地，上述步骤中的三氟乙酸钾、三氟乙酸钪、三氟乙酸镱、三氟乙酸铒、三氟乙酸铥和三氟乙酸钬中的各元素的摩尔比例为2钪：1钾：0～0.4镱：0～0.04铒：0～0.02铥：0.02钬：0～0.04钬；
优选地，上述步骤中的溶剂为油酸、油胺和十八烯的混合溶剂。优选地，所述混合溶剂中各组分的摩尔比例为3油酸：1油胺：2十八烯。
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