CN106010527A - 一种基于钼酸镱基质的高效上转换荧光纳米材料及其制备方法和应用 - Google Patents

一种基于钼酸镱基质的高效上转换荧光纳米材料及其制备方法和应用 Download PDF

Info

Publication number
CN106010527A
CN106010527A CN201610362891.4A CN201610362891A CN106010527A CN 106010527 A CN106010527 A CN 106010527A CN 201610362891 A CN201610362891 A CN 201610362891A CN 106010527 A CN106010527 A CN 106010527A
Authority
CN
China
Prior art keywords
conversion
fluorescence
ytterbium
salt
preparation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201610362891.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106010527B (zh
Inventor
王海桥
方俊锋
刘小辉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ningbo Institute of Material Technology and Engineering of CAS
Original Assignee
Ningbo Institute of Material Technology and Engineering of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ningbo Institute of Material Technology and Engineering of CAS filed Critical Ningbo Institute of Material Technology and Engineering of CAS
Priority to CN201610362891.4A priority Critical patent/CN106010527B/zh
Publication of CN106010527A publication Critical patent/CN106010527A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106010527B publication Critical patent/CN106010527B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/08—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
    • C09K11/77—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals
    • C09K11/7766—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals containing two or more rare earth metals
    • C09K11/7776—Vanadates; Chromates; Molybdates; Tungstates
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y20/00—Nanooptics, e.g. quantum optics or photonic crystals
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/08—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
    • C09K11/77—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals
    • C09K11/7783—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals containing two or more rare earth metals one of which being europium
    • C09K11/7794—Vanadates; Chromates; Molybdates; Tungstates
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/50—Wavelength conversion elements
    • H01L33/501—Wavelength conversion elements characterised by the materials, e.g. binder
    • H01L33/502—Wavelength conversion materials

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Luminescent Compositions (AREA)

Abstract

本发明涉及一种基于钼酸镱基质的高效上转换荧光纳米材料及其制备方法和应用。具体地，所述材料包含式I所示化合物作为发光材料和任选的MoO3作为不发光材料，其中，X为掺杂的稀土元素，选自下组：Er、Ho、Tm、Eu、Nd、Gd、Tb、Ce、Sm、或其组合；a＝0.03‑1。本发明还公开了所述材料的制备方法和应用。所述材料具有稳定的晶体结构和高的荧光上转换绝对量子产率，可极大地推进光频上转换材料的推广应用。Yb2- aXaMo4O15 I。

Description

一种基于钼酸镱基质的高效上转换荧光纳米材料及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及材料领域，具体地涉及一种基于钼酸镱基质的高效上转换荧光纳米材料及其制备方法和应用。
背景技术
光频上转换，即材料通过吸收两个或多个长波长的低能量光子之后释放出一个短波长的高能量光子的物理过程，是一种反斯托克斯发光过程。光频上转换材料，通常由稀土离子掺杂到特定的基质载体而获得。这类材料在红外探测、激光、显示技术、标记成像和能源等领域都有广泛应用价值。特别地，由于上转换材料通常采用低能量近红外光源作激发源，其不会被生物样品吸收，从而可有效避免样品的自发荧光，进而提高检测信噪比，因此所述材料在生物标记和成像领域具有很好的应用前景。
在光频上转换材料中，基质材料属性是影响其上转换发光效率的重要因素。现有上转换材料的基质主要基于氟化物(如NaYF4、LiYF4、YF3)、氧化物(Yb2O3、Y2O3)以及金属盐类(Ln2BaZnO5、Ln＝Y或Gd)等，使用上述基质材料所得上转换材料的上转换荧光量子产率低(纳米级材料约为0.005％-0.3％，体相材料约为<3％)，这严重限制了光频上转换材料的推广应用。
因此，本领域急需开发一种新的具有高上转换荧光量子产率的光频上转换材料。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新的具有高上转换荧光量子产率的光频上转换材料。
本发明的第一方面，提供了一种荧光上转换纳米晶材料，所述材料包含式I所示化合物作为发光材料和任选的MoO3作为不发光材料，
Yb2-aXaMo4O15 I
其中，X为掺杂的稀土元素，选自下组：Er、Ho、Tm、Eu、Nd、Gd、Tb、Ce、Sm、或其组合；
a＝0.03-1。
在另一优选例中，所述材料具有Yb2Mo4O15晶相。
在另一优选例中，所述材料中，稀土元素X占据元素Yb的位置。
在另一优选例中，a＝0.05-0.8，较佳地0.08-0.5，更佳地0.1-0.3，最佳地0.13-0.2。
在另一优选例中，a＝0.15-0.19，优选为0.17。
在另一优选例中，所述材料的粒径为35-150nm，较佳地40-120nm，更佳地50-100nm，最佳地55-80nm。
在另一优选例中，所述材料中，式I所示化合物和MoO3的摩尔比为1-5：5-1。
在另一优选例中，式I所示化合物和MoO3的摩尔比为1-2：3-1。
在另一优选例中，所述材料具有选自下组的一个或多个特征：
1)在波长为975nm的近红外光激发下，所述材料的荧光上转换绝对量子产率≥1.3％，较佳地≥1.5％；
2)当所述材料进一步形成为尺寸为微米级的体相材料时，其荧光上转换绝对量子产率≥5％，较佳地≥8％；
3)在波长850-1000nm的近红外光源激发下，所述材料能被激发并实现上转换荧光发射；
4)所述材料除能检测到上转换荧光发射外，在短波长(≤420nm)光源激发下，亦能实现强的斯托克斯荧光发射，发射峰位与上转换荧光发射峰位一致。
本发明的第二方面，提供了一种本发明第一方面所述材料的制备方法，包括如下步骤：
1)提供一混合溶液，所述混合溶液包含镱盐、稀土元素X的盐、钼酸盐和用于溶解前述盐的溶剂；
2)加热处理所述混合溶液，得到固体前驱体；
3)任选地干燥处理步骤2)所得固体前驱体；
4)在空气氛围下，煅烧处理前述步骤所得产物，得到本发明第一方面所述材料。
在另一优选例中，所述镱盐选自下组：醋酸盐、卤代醋酸盐、卤化盐、或其组合。
在另一优选例中，所述稀土元素X的盐选自下组：醋酸盐、卤代醋酸盐、卤化盐、或其组合。
在另一优选例中，所述钼酸盐选自下组：钼酸铵、醋酸钼、卤化钼、或其组合。
在另一优选例中，所述溶剂选自下组：水、醋酸、卤代醋酸、或其组合。
在另一优选例中，所述混合溶液的pH为2-5，较佳地为3-4，优选为3。
在另一优选例中，所述混合溶液中，所述镱盐、所述稀土元素X的盐、所述钼酸盐的摩尔比为1.97－1：0.03－1：0.1-4，较佳地1.9－1.7：0.05－0.1：0.3－4。
在另一优选例中，所述混合溶液中，所述镱盐、所述稀土元素X的盐、所述钼酸盐的质量比为5-15：0.5-1.5：3-9，较佳地8-12：0.8-1.2：4.5-7.5。
在另一优选例中，步骤2)所述加热处理的处理温度为40-100℃，较佳地50-90℃,优选70℃。
在另一优选例中，步骤2)所述加热处理的处理时间为0.1-10小时，较佳地0.3-6小时，更佳地0.5-3小时。
在另一优选例中，在步骤2)之后还任选地包括如下循环进行的步骤：
2-1)离心收集前述步骤所得固体产物；
2-2)清洗前述步骤所得固体产物。
在另一优选例中，所述循环的次数为2-5次。
在另一优选例中，步骤3)所述干燥处理的处理温度为80-200℃，较佳地100-150℃。
在另一优选例中，步骤3)所述干燥处理的处理时间为1-10小时，较佳地2-6小时。
在另一优选例中，步骤4)所述煅烧处理的处理温度为600-740℃，较佳地650-720℃，更佳地680-710℃；和/或
步骤4)所述煅烧处理的处理时间为0.5-10小时，较佳地1-6小时，更佳地1.5-3小时。
本发明的第三方面，提供了一种本发明第一方面所述材料的用途，用于制备选自下组的物质：显影剂、标记物、激光材料、能源转换材料或器件、发光照明材料或器件、或其组合。
本发明的第四方面，提供了一种制品，所述制品包含本发明第一方面所述材料或由本发明第一方面所述材料制成。
在另一优选例中，所述制品选自下组：显影剂、标记物、激光材料、能源转换材料或器件、发光照明材料或器件、或其组合。
应理解，在本发明范围内中，本发明的上述各技术特征和在下文(如实施例)中具体描述的各技术特征之间都可以互相组合，从而构成新的或优选的技术方案。限于篇幅，在此不再一一累述。
附图说明
图1为实施例1所得产物的TEM测试结果。
图2为实施例1所得产物的XRD测试结果。
图3为实施例1所得产物在975nm光源激发下的上转换荧光发射谱。
图4为实施例2所得产物在975nm光源激发下的上转换荧光发射谱。
图5为实施例3所得产物在975nm光源激发下的上转换荧光发射谱。
图6为实施例1所得产物在975nm光源激发下的上转换荧光量子产率测试谱图。
具体实施方式
本发明人经过长期而深入的研究，采用钼酸镱为基质材料，通过在其中掺杂特定含量的一种或多种稀土元素，制备得到一种晶体结构稳定且具有高的上转换荧光量子产率的荧光上转换纳米晶材料。所述材料的发现可极大地推进光频上转换材料在生物标记、成像、红外探测、激光和能源等领域的应用。在此基础上，发明人完成了本发明。
荧光上转换纳米晶材料
本发明提供了一种荧光上转换纳米晶材料，所述材料包含式I所示化合物作为发光材料和任选的MoO3作为不发光材料，
Yb2-aXaMo4O15 I
其中，X为掺杂的稀土元素，选自包括(但并不限于)下组的元素：Er、Ho、Tm、Eu、Nd、Gd、Tb、Ce、Sm、或其组合；
a＝0.03-1。
在另一优选例中，所述材料具有Yb2Mo4O15晶相。
在另一优选例中，所述材料中，稀土元素X占据元素Yb的位置。
在本发明中，a＝0.05-0.8，较佳地0.08-0.5，更佳地0.1-0.3，最佳地0.13-0.2。
典型地，a＝0.15-0.19，优选为0.17。
在另一优选例中，所述材料的粒径为35-150nm，较佳地40-120nm，更佳地50-100nm，最佳地55-80nm。
通常，所述材料中，式I所示化合物和MoO3的摩尔比为1-5：5-1。
在另一优选例中，式I所示化合物和MoO3的摩尔比为1-2：3-1。
应理解，所述材料具有选自下组的一个或多个特征：
1)在波长为975nm的近红外光激发下，所述材料的荧光上转换绝对量子产率≥1.3％，较佳地≥1.5％；
2)当所述材料进一步形成为尺寸为微米级的体相材料时，其荧光上转换绝对量子产率≥5％，较佳地≥8％；
3)在波长850-1000nm的近红外光源激发下，所述材料能被激发并实现上转换荧光发射；
4)所述材料除能检测到上转换荧光发射外，在短波长(≤420nm)光源激发下，亦能实现强的斯托克斯荧光发射，发射峰位与上转换荧光发射峰位一致。
应理解，在本发明所述材料中，元素镱Yb作为敏化剂被激发光激发后将能量传递给掺杂的发光中心元素(铒Er、钬Ho、铥Tm、铕Eu等)以协助所述材料发光，其中镱与发光中心元素的比率控制在10:1(即a为0.17)左右为最优。
制备方法
本发明还提供了一种所述材料的制备方法，包括如下步骤：
1)提供一混合溶液，所述混合溶液包含镱盐、稀土元素X的盐、钼酸盐和用于溶解前述盐的溶剂；
2)加热处理所述混合溶液，得到固体前驱体；
3)任选地干燥处理步骤2)所得固体前驱体；
4)在空气氛围下，煅烧处理前述步骤所得产物，得到所述材料。
在另一优选例中，所述镱盐选自包括(但并不限于)下组的物质：醋酸盐、卤代醋酸盐、卤化盐、或其组合。
在另一优选例中，所述稀土元素X的盐选自包括(但并不限于)下组的物质：醋酸盐、卤代醋酸盐、卤化盐、或其组合。
在另一优选例中，所述钼酸盐选自包括(但并不限于)下组的物质：钼酸铵、醋酸钼、卤化钼、或其组合。
在另一优选例中，所述溶剂选自包括(但并不限于)下组的物质：水、醋酸、卤代醋酸、或其组合。
在另一优选例中，所述混合溶液的pH为2-5，较佳地为3-4，优选为3。
在另一优选例中，所述混合溶液中，所述镱盐、所述稀土元素X的盐、所述钼酸盐的摩尔比为1.97－1：0.03－1：0.1-4，较佳地1.9－1.7：0.05－0.1：0.3－4。
在另一优选例中，所述混合溶液中，所述镱盐、所述稀土元素X的盐、所述钼酸盐的质量比为5-15：0.5-1.5：3-9，较佳地8-12：0.8-1.2：4.5-7.5。
在另一优选例中，步骤2)所述加热处理的处理温度为40-100℃，较佳地50-90℃,优选70℃。
在另一优选例中，步骤2)所述加热处理的处理时间为0.1-10小时，较佳地0.3-6小时，更佳地0.5-3小时。
在另一优选例中，在步骤2)之后还任选地包括如下循环进行的步骤：
2-1)离心收集前述步骤所得固体产物；
2-2)清洗前述步骤所得固体产物。
在另一优选例中，所述循环的次数为2-5次。
在另一优选例中，步骤3)所述干燥处理的处理温度为80-200℃，较佳地100-150℃。
在另一优选例中，步骤3)所述干燥处理的处理时间为1-10小时，较佳地2-6小时。
在本发明中，步骤4)所述煅烧处理的处理温度为600-740℃，较佳地650-720℃，更佳地680-710℃；和/或
步骤4)所述煅烧处理的处理时间为0.5-10小时，较佳地1-6小时，更佳地1.5-3小时。
在本发明中，所述制备方法结合水热法和高温煅烧法，制备得到所述稀土元素掺杂的晶体材料。具体地，所述方法通过调控所得材料中稀土元素的掺杂量制备得到一种荧光上转换绝对量子产率明显提高的晶体材料。
典型地，所述材料是采用如下方法制备的：
步骤一、稀土离子醋酸盐的制备。
1)分别将适当过量的稀土氧化物，如氧化镱、氧化铒、氧化钬、氧化铥或氧化铕等，加入到三氟醋酸水溶液中，搅拌12小时以上加以溶解；
2)过滤去除未反应溶解的氧化物固体，得到澄清透明溶液；
3)将2)所得溶液静置，待溶剂缓慢蒸发完全得到结晶析出的三氟醋酸盐晶体；
4)将3)所得结晶产物置于真空干燥箱干燥得到稀土离子醋酸盐以备用。
步骤二、稀土离子掺杂Yb2Mo4O15纳米晶的制备。
1)将127mg(NH4)6·Mo7O24·4H2O、184mg三氟醋酸镱和18mg三氟醋酸铒溶于10mL去离子水，得到澄清水溶液；
2)适量三氟醋酸加入到1)所得的水溶液中，使溶液pH值为2～5；
3)将2)所得溶液升温至50～90℃，反应半小时左右开始析出白色沉淀，继续反应一定时间待产物充分析出；
4)离心收集步骤3)所得沉淀物，采用1:1的去离子水和乙醇溶液清洗沉淀物，再次离心收集和清洗2-3次；
5)将步骤4)所得产物置于干燥箱中100～150℃干燥4小时；
6)最后将5)所得产物转入煅烧炉，在空气氛围下，750～900℃煅烧2小时获得最终产物。
应用
本发明还提供了一种所述材料的用途，用于制备包括(但并不限于)下组的物质：显影剂、标记物、激光材料、能源转换材料或器件、发光照明材料或器件、或其组合。
本发明还提供了一种制品，所述制品包含所述材料或由所述材料制成。
在另一优选例中，所述制品包括(但并不限于)下组的物质：显影剂、标记物、激光材料、能源转换材料或器件、发光照明材料或器件、或其组合。
与现有技术相比，本发明具有以下主要优点：
(1)所述荧光上转换纳米晶材料具有稳定的晶体结构和高的上转换荧光量子产率；
(2)所述荧光上转换纳米晶材料粒径可以小至几纳米而保持高的上转换荧光效率，满足荧光标记成像方面的应用要求；
(3)所述制备方法工艺简单、成本低、安全环保、非常适宜大规模推广。
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件或按照制造厂商所建议的条件。除非另外说明，否则百分比和份数按重量计算。
除非另行定义，文中所使用的所有专业与科学用语与本领域熟练人员所熟悉的意义相同。此外，任何与所记载内容相似或均等的方法及材料皆可应用于本发明方法中。文中所述的较佳实施方法与材料仅作示范之用。
通用测试方法
上转换荧光量子产率
测试中，88％透过率的带通滤光片被用于检测探头检测积分球中上转换荧光强度，2.2％透过率的带通滤光片被用于检测探头检测积分球中975nm光强度。空白基底样品时，检测到520-560nm上转换荧光强度的积分为0，检测到975nm光强积分为ARef。Er掺杂Yb2Mo4O15样品时检测到上转换荧光强度积分为AUCS，975nm光强积分为AS，则样品的量子产率计算为：
实施例1
三氟醋酸镱和三氟醋酸铒的制备
1)分别将适当过量的氧化镱(约1g)或氧化铒(约1g)加入到10ml浓度为50％的三氟醋酸水溶液中，搅拌12小时以上加以溶解；
2)过滤去除未反应溶解的氧化物固体氧化镱或氧化铒，得到澄清透明溶液；
3)将2)所得溶液静置，待溶剂缓慢蒸发完全，得到结晶析出的三氟醋酸盐晶体；
4)将3)所得结晶产物置于真空干燥箱干燥得到稀土离子醋酸盐以备用。
铒掺杂Yb2Mo4O15纳米晶的制备
1)将120mg(NH4)6·Mo7O24·4H2O、200mg三氟醋酸镱和20mg三氟醋酸铒溶于10mL去离子水，得到澄清水溶液；
2)将适量(约0.5ml)三氟醋酸加入到1)所得的水溶液中，使溶液pH值为2～5；
3)将2)所得溶液升温至60℃，反应半小时左右开始析出白色沉淀，继续反应一定时间待产物充分析出；
4)离心收集步骤3)所得沉淀物，采用1:1的去离子水和乙醇溶液清洗沉淀物，再次离心收集和清洗2-3次；
5)将步骤4)所得产物置于干燥箱中100～150℃干燥4小时；
6)最后将5)所得产物转入煅烧炉，在空气氛围下，700℃煅烧2小时获得最终产物。
结果
对实施例1所得产物进行TEM、XRD、上转换荧光发射等测试。
图1为实施例1所得产物的TEM测试结果。
从图1中可以看出：实施例1所得产物的粒径约为60-75nm。
此外，进一步的分析表明所得产物的晶体具有Yb2Mo4O15晶相。
图2为实施例1所得产物的XRD测试结果。
从图2可以看出：产物中含有Yb2Mo4O15和MoO3晶相，根据XRD对应特征峰强分析，两者摩尔比约为1:3。
图3为实施例1所得产物在975nm光源激发下的上转换荧光发射谱。
从图3可以看出：样品具有典型的上转换荧光发射峰，荧光强度高，半峰宽窄。
实施例2
三氟醋酸镱和三氟醋酸钬的制备
1)分别将适当过量的氧化镱(约1g)或氧化钬(约1g)加入到10ml浓度为25％的三氟醋酸水溶液中，搅拌12小时以上加以溶解；
2)过滤去除未反应溶解的氧化物固体氧化镱或氧化钬，得到澄清透明溶液；
3)将2)所得溶液静置，待溶剂缓慢蒸发完全，得到结晶析出的三氟醋酸盐晶体；
4)将3)所得结晶产物置于真空干燥箱干燥得到稀土离子醋酸盐以备用。
钬掺杂Yb2Mo4O15纳米晶的制备
1)将120mg(NH4)6·Mo7O24·4H2O、200mg三氟醋酸镱和20mg三氟醋酸钬溶于10mL去离子水，得到澄清水溶液；
2)将适量(约0.5ml)三氟醋酸加入到1)所得的水溶液中，使溶液pH值为2～5；
3)将2)所得溶液升温至70℃，反应半小时左右开始析出白色沉淀，继续反应一定时间待产物充分析出；
4)离心收集步骤3)所得沉淀物，采用1:1的去离子水和乙醇溶液清洗沉淀物，再次离心收集和清洗2-3次；
5)步骤4)所得产物置于干燥箱中100～150℃干燥4小时；
6)最后将5)所得产物转入煅烧炉，在空气氛围下，700℃煅烧2小时获得最终产物。
图4为实施例2所得产物在975nm光源激发下的上转换荧光发射谱。
从图4可以看出：实施例2所得产物具有Ho离子典型的发射峰。
实施例3
三氟醋酸镱的制备同上，三氟醋酸铥的制备与三氟醋酸镱的制备类似。
铥掺杂Yb2Mo4O15纳米晶的制备同实施例2，区别在于：将三氟醋酸钬换为三氟醋酸铥。
图5为实施例3所得产物在975nm光源激发下的上转换荧光发射谱。
从图5可以看出：实施例3所得产物具有Tm离子典型的发射峰。
实施例4
三氟醋酸镱、三氟醋酸钬和三氟醋酸铒的制备同实施例1和实施例2。
铒、钬共掺杂Yb2Mo4O15纳米晶的制备
1)将127mg(NH4)6·Mo7O24·4H2O、184mg三氟醋酸镱、9mg三氟醋酸铒和9mg三氟醋酸钬溶于10mL去离子水，得到澄清水溶液；
2)将适量(约0.5ml)三氟醋酸加入到1)所得的水溶液中，使溶液pH值为2～5；
3)将2)所得溶液升温至60℃，反应半小时左右开始析出白色沉淀，继续反应一定时间待产物充分析出；
4)离心收集步骤3)所得沉淀物，采用1:1的去离子水和乙醇溶液清洗沉淀物，再次离心收集和清洗2-3次；
5)将步骤4)所得产物置于干燥箱中100～150℃干燥4小时；
6)最后将5)所得产物转入煅烧炉，在空气氛围下，700℃煅烧2小时获得二元发光中心共掺杂产物。
以实施例1所得产物为例进行上转换荧光量子产率测试。
图6为实施例1所得产物在975nm光源激发下的上转换荧光量子产率测试谱图。
本发明所述材料的上转换荧光量子产率可以通过上转换荧光积分强度除以被吸收的激发光强度计算。结合图6进一步计算可得：实施例1所得产物在975nm光源激发下的荧光上转换量子产率接近1.5％。
类似测试表明：实施例2所得产物在975nm光源激发下的荧光上转换量子产率约为1.1％，实施例3所得产物在975nm光源激发下的荧光上转换量子产率约为0.8％，实施例4所得产物在975nm光源激发下的荧光上转换量子产率约为0.65％。
在本发明提及的所有文献都在本申请中引用作为参考，就如同每一篇文献被单独引用作为参考那样。此外应理解，在阅读了本发明的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (10)

1.一种荧光上转换纳米晶材料，其特征在于，所述材料包含式I所示化合物作为发光材料和任选的MoO3作为不发光材料，
Yb2-aXaMo4O15 I
其中，X为掺杂的稀土元素，选自下组：Er、Ho、Tm、Eu、Nd、Gd、Tb、Ce、Sm、或其组合；
a＝0.03-1。
2.如权利要求1所述材料，其特征在于，a＝0.05-0.8，较佳地0.08-0.5，更佳地0.1-0.3，最佳地0.13-0.2。
3.如权利要求1所述材料，其特征在于，a＝0.15-0.19，优选为0.17。
4.如权利要求1所述材料，其特征在于，所述材料的粒径为35-150nm，较佳地40-120nm，更佳地50-100nm，最佳地55-80nm。
5.如权利要求1所述材料，其特征在于，所述材料中，式I所示化合物和MoO3的摩尔比为1-5：5-1。
6.如权利要求1所述材料，其特征在于，所述材料具有选自下组的一个或多个特征：
1)在波长为975nm的近红外光激发下，所述材料的荧光上转换绝对量子产率≥1.3％，较佳地≥1.5％；
2)当所述材料进一步形成为尺寸为微米级的体相材料时，其荧光上转换绝对量子产率≥5％，较佳地≥8％；
3)在波长850-1000nm的近红外光源激发下，所述材料能被激发并实现上转换荧光发射；
4)所述材料除能检测到上转换荧光发射外，在短波长(≤420nm)光源激发下，亦能实现强的斯托克斯荧光发射，发射峰位与上转换荧光发射峰位一致。
7.一种权利要求1所述材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)提供一混合溶液，所述混合溶液包含镱盐、稀土元素X的盐、钼酸盐和用于溶解前述盐的溶剂；
2)加热处理所述混合溶液，得到固体前驱体；
3)任选地干燥处理步骤2)所得固体前驱体；
4)在空气氛围下，煅烧处理前述步骤所得产物，得到权利要求1所述材料。
8.如权利要求7所述方法，其特征在于，步骤4)所述煅烧处理的处理温度为600-740℃，较佳地650-720℃，更佳地680-710℃；和/或
步骤4)所述煅烧处理的处理时间为0.5-10小时，较佳地1-6小时，更佳地1.5-3小时。
9.一种权利要求1所述材料的用途，其特征在于，用于制备选自下组的物质：显影剂、标记物、激光材料、能源转换材料或器件、发光照明材料或器件、或其组合。
10.一种制品，其特征在于，所述制品包含权利要求1所述材料或由权利要求1所述材料制成。
CN201610362891.4A 2016-05-26 2016-05-26 一种基于钼酸镱基质的高效上转换荧光纳米材料及其制备方法和应用 Active CN106010527B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610362891.4A CN106010527B (zh) 2016-05-26 2016-05-26 一种基于钼酸镱基质的高效上转换荧光纳米材料及其制备方法和应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610362891.4A CN106010527B (zh) 2016-05-26 2016-05-26 一种基于钼酸镱基质的高效上转换荧光纳米材料及其制备方法和应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106010527A true CN106010527A (zh) 2016-10-12
CN106010527B CN106010527B (zh) 2018-08-28

Family

ID=57094538

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610362891.4A Active CN106010527B (zh) 2016-05-26 2016-05-26 一种基于钼酸镱基质的高效上转换荧光纳米材料及其制备方法和应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106010527B (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110391310A (zh) * 2019-07-30 2019-10-29 南京工业大学 一种辐射自降温太阳能电池背板膜及其制备方法
CN113604212A (zh) * 2021-08-27 2021-11-05 湖北工业大学 一种高荧光强度的上、下转换稀土掺杂纳米材料及其制备方法
CN115612494A (zh) * 2022-10-12 2023-01-17 湖州师范学院 一种红色荧光粉及其制备方法和应用

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1347958A (zh) * 2001-11-16 2002-05-08 清华大学 一种纳米级钼酸盐基质上转换荧光材料及其制备方法
CN103275713A (zh) * 2013-04-03 2013-09-04 苏州大学 一种稀土钼酸盐红色荧光粉、制备方法及应用

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1347958A (zh) * 2001-11-16 2002-05-08 清华大学 一种纳米级钼酸盐基质上转换荧光材料及其制备方法
CN103275713A (zh) * 2013-04-03 2013-09-04 苏州大学 一种稀土钼酸盐红色荧光粉、制备方法及应用

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
周立亚等，: ""Gd2Mo4O15 :Eu3 +荧光材料的制备与发光性能研究"", 《广西大学学报:自然科学版》 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110391310A (zh) * 2019-07-30 2019-10-29 南京工业大学 一种辐射自降温太阳能电池背板膜及其制备方法
CN113604212A (zh) * 2021-08-27 2021-11-05 湖北工业大学 一种高荧光强度的上、下转换稀土掺杂纳米材料及其制备方法
CN113604212B (zh) * 2021-08-27 2023-11-07 湖北工业大学 一种高荧光强度的上、下转换稀土掺杂纳米材料及其制备方法
CN115612494A (zh) * 2022-10-12 2023-01-17 湖州师范学院 一种红色荧光粉及其制备方法和应用
CN115612494B (zh) * 2022-10-12 2024-02-06 湖州师范学院 一种红色荧光粉及其制备方法和应用

Also Published As

Publication number Publication date
CN106010527B (zh) 2018-08-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Soni et al. Stark sublevels in Tm 3+–Yb 3+ codoped Na 2 Y 2 B 2 O 7 nanophosphor for multifunctional applications
Liu et al. Controlled synthesis and optical spectroscopy of lanthanide-doped KLaF 4 nanocrystals
CN104804741B (zh) 一种单发射上转换纳米荧光探针及其合成方法
Gavrilović et al. Multifunctional Eu3+-and Er3+/Yb3+-doped GdVO4 nanoparticles synthesized by reverse micelle method
CN103450875B (zh) 800nm连续激光激发的稀土上转换纳米颗粒（UCNPs）及其制备方法和用途
Yu et al. Electronic transition and energy transfer processes in LaPO4− Ce3+/Tb3+ nanowires
Tong et al. Comparative study on upconversion luminescence and temperature sensing of α-and β-NaYF4: Yb3+/Er3+ nano-/micro-crystals derived from a microwave-assisted hydrothermal route
Song et al. Gd 2 O 2 S: Yb, Er submicrospheres with multicolor upconversion fluorescence
CN107033905A (zh) 一种稀土掺杂氟化镱锂纳米材料及其制备方法与应用
Wang et al. Enhanced upconversion luminescence and single-band red emission of NaErF4 nanocrystals via Mn2+ doping
Sun et al. Synthesis and two-color emission properties of BaGd2 (MoO4) 4: Eu3+, Er3+, Yb3+ phosphors
Adhikari et al. Understanding the infrared to visible upconversion luminescence properties of Er3+/Yb3+ co-doped BaMoO4 nanocrystals
Guo et al. Bright YAG: Ce nanorod phosphors prepared via a partial wet chemical route and biolabeling applications
Sukul et al. Near-infrared (808 and 980 nm) excited photoluminescence study in Nd-doped Y2O3 phosphor for bio-imaging
Yuan et al. Revisiting the enhanced red upconversion emission from a single β-NaYF 4: yb/Er microcrystal by doping with Mn 2+ Ions
Kumari et al. Near infrared to blue upconverting Tm3+/Yb3+/Li+: Gd2 (MoO4) 3 phosphors for light emitting display devices
CN106010527A (zh) 一种基于钼酸镱基质的高效上转换荧光纳米材料及其制备方法和应用
Jiang et al. Effect of Mn4+ ions on the structure and luminescence properties of NaY (MoO4) 2: Yb3+/Er3+ phosphor
CN102925155B (zh) 一种稀土离子纳米碱金属稀土氟化物的近红外荧光探针基质材料及其制备方法
Mikalauskaite et al. Temperature induced emission enhancement and investigation of Nd3+→ Yb3+ energy transfer efficiency in NaGdF4: Nd3+, Yb3+, Er3+ upconverting nanoparticles
Zhang et al. The colour tuning of upconversion emission from green to red in NaScF4: Yb3+/Er3+ nanocrystals by adjusting the reaction time
Deshmukh et al. Spectroscopic investigation of upconversion and downshifting properties LaF3: Tb3+, Yb3+: A dual mode green emitter nanophosphor
CN106010536A (zh) 一种利用微波辅助合成单分散稀土掺杂上转换荧光纳米晶的方法及其产物和应用
Xu et al. Boosting the energy migration upconversion through inter-shell energy transfer in Tb3+-doped sandwich structured nanocrystals
Li et al. Enhanced red up-conversion of β-NaYF4: Er3+, Tm3+ microcrystals for bio-imaging applications

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant