CN106010538B - 一种用于抑制Yb/Er:NaGdF4上转换发光纳米晶中浓度猝灭效应的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于无机发光材料领域。一种用于抑制Yb/Er:NaGdF4上转换发光纳米晶中浓度猝灭效应的方法,依次包括如下步骤:将乙酸钆,乙酸铒,乙酸镁,乙酸镱,油酸,十八烯加入到三颈瓶中,得到无水的透明溶液A;待A溶液自然冷却至30℃后,将氢氧化钠和氟化铵的甲醇溶液逐滴加入到A溶液中;待甲醇溶液全部挥发之后,升温并保温,自然冷却到室温;纳米晶用乙醇和环己烷混合液洗涤,然后烘干后得到最终产物。该方法的优点是制备方法简单、成本低、产量高。
Description
技术领域
本发明属于无机发光材料领域,涉及一种通过异价离子掺杂调控纳米晶结构,进而抑制上转换发光纳米晶中浓度猝灭效应的方法,最终实现高浓度激活离子掺杂。
背景技术
近年来,稀土离子掺杂氟化物上转换发光纳米晶在太阳能电池、三维显示以及生物成像等领域展现出巨大的潜在应用价值。高发光效率是这类材料获得实际应用的重要前提,提高效率最有效的方法之一是增加激活离子掺杂浓度,然而由于稀土离子具有丰富的能级结构,增加激活离子掺杂浓度会导致浓度猝灭效应,即产生大量的无辐射弛豫以及能量反传递,使得发光强度大幅降低。目前研究最广泛的上转换发光纳米材料是Yb/Er:NaGdF4,其中Er3+离子最合适的掺杂浓度为2%。
发明内容
本发明公开一种新颖的抑制激活离子在Yb/Er:NaGdF4纳米晶中浓度猝灭效应的方法,具体是通过Mg2+离子掺杂,调控Yb/Er:NaGdF4纳米晶的结构,改变Yb3+和Er3+离子在晶体结构中的相对分布,进而抑制浓度猝灭效应,Er3+掺杂浓度在4%-12%之间,仍可以保证纳米晶的发光强度。
实现上述目的,本发明所采取的技术方案是:
一种用于抑制Yb/Er:NaGdF4上转换发光纳米晶中浓度猝灭效应的方法,依次包括如下步骤:
(1)将(0.5-y)毫摩尔乙酸钆,y毫摩尔乙酸铒,0.3毫摩尔乙酸镁,0.2毫摩尔乙酸镱,10毫升油酸,16毫升十八烯加入到三颈瓶中,在氮气的保护条件下,在150℃的温度下保温1小时得到无水的透明溶液A;所述y为0.04-0.12之间;
(2)待A溶液自然冷却至30℃后,将6毫升含有2毫摩尔氢氧化钠和4毫摩尔氟化铵的甲醇溶液逐滴加入到A溶液中,然后在70℃保温半小时;
(3)待甲醇溶液全部挥发之后,升温到280℃,并在此温度下保温90分钟,然后自然冷却到室温;
(4)将步骤(3)所得的纳米晶用乙醇和环己烷混合液洗涤,然后于40℃-80℃烘干后得到最终产物。
作为优选,y是0.04、0.06、0.08、0.1、0.12中的一个。
采用上述技术方案的一种用于抑制Yb/Er:NaGdF4上转换发光纳米晶中浓度猝灭效应的方法,特殊之处在于,在原料中加入了乙酸镁,改变了稀土Yb3+和Er3+离子的在基质NaGdF4晶体结构中相对位置,由于取代离子Mg2+和被取代离子Gd3+具有不同电荷和离子半径,导致最终产物的结构发生巨大变化,改变了Yb3+和Er3+在晶体结构中的相对分布,进而影响能量传递过程,最终达到浓度猝灭效应的目的,Er3+掺杂浓度在4%-12%之间,仍可以保证纳米晶的发光强度,解决了现有Er3+掺杂浓度越高发光强度逐渐降低的问题。此发明制备方法简单、成本低、产量高,所得产物分散性好、形状均一,并且能在维持原有发光强度的基础上,实现高浓度激活离子掺杂。这种新颖的抑制浓度猝灭效应的方法,为制备高上转换发光效率的纳米材料提供一个全新的思路,有望在纳米材料制备和应用领域得到广泛的使用。
附图说明
图1:对比例中20Yb/xEr:NaGdF4纳米晶的X射线衍射图(x=2,4,6,8,10,12);
图2:对比例中20Yb/2Er:NaGdF4纳米晶的透射电镜图;
图3:对比例中20Yb/xEr:NaGdF4的总发光强度变化图;
图4:本专利实施例中30Mg/Yb/yEr:NaGdF4纳米晶的X射线衍射图(y=4,6,8,10,12);
图5:本专利实施例中30Mg/Yb/yEr:NaGdF4纳米晶的透射电镜图;
图6:本专利实施例中30Mg/Yb/yEr:NaGdF4的总发光强度变化图。
具体实施方式
对比例
将(0.8-x)毫摩尔乙酸钆,x%毫摩尔乙酸铒,0.2毫摩尔乙酸镱,10毫升油酸,16毫升十八烯加入到三颈瓶中,在氮气的保护条件下,在150℃的温度下保温1小时得到无水的透明溶液A;待A溶液自然冷却到室温后,将6毫升含有2毫摩尔氢氧化钠和4毫摩尔氟化铵的甲醇溶液逐滴加入到A溶液中,然后在70℃的温度下保温半小时;待甲醇溶液全部挥发之后,迅速升温到280℃,并在此温度下保温90分钟,然后自然冷却到室温;将所得的纳米晶用乙醇和环己烷混合液洗涤,然后于60℃烘干后得到最终产物。不同Er3+离子掺杂浓度,如图1中的x=2、x=4、x=6、x=8、x=10、x=12中x的数值是百分比浓度,即2%,4%,6%,8%,10%,12%,对应的乙酸铒的量分别是0.02、0.04、0.06、0.08、0.1、0.12毫摩尔,对应的乙酸钆的量分别是0.78、0.76、0.74、0.72、0.70、0.68毫摩尔。
粉末X射线衍射分析与透射电子显微镜观察表明:所得产物都为纯六方相(图1),尺寸约为8nm(图2);从元素分析结果中得出产物中不含有镁元素;在980nm激光照射下,所有样品的发射谱都包含以539nm和650nm为中心的两个波段,发光强度随着Er3+掺杂浓度的逐渐提高而逐渐降低,最高降为原先的10%(图3)。
实施例
一种用于抑制Yb/Er:NaGdF4上转换发光纳米晶中浓度猝灭效应的方法,依次包括如下步骤:(1)将(0.5-y)毫摩尔乙酸钆,0.3毫摩尔乙酸镁,y%毫摩尔乙酸铒,0.2毫摩尔乙酸镱,10毫升油酸,16毫升十八烯加入到三颈瓶中,在氮气的保护条件下,在150℃的温度下保温1小时得到无水的透明溶液A;(2)待A溶液自然冷却到室温后,将6毫升含有2毫摩尔氢氧化钠和4毫摩尔氟化铵的甲醇溶液逐滴加入到A溶液中,然后在70℃的温度下保温半小时;(3)待甲醇溶液全部挥发之后,迅速升温到280℃,并在此温度下保温90分钟,然后自然冷却到室温;(4)将所得的纳米晶用乙醇和环己烷混合液洗涤,然后于60℃烘干后得到最终产物。
不同Er3+离子掺杂浓度,如图4中的y=4、y=6、y=8、y=10、y=12中的数值是百分比浓度,对应的乙酸铒的量分别是0.04、0.06、0.08、0.1、0.12毫摩尔,对应的乙酸钆的量分别是0.46、0.44、0.42、0.4、0.38毫摩尔,即实施例中y分别为0.04、0.06、0.08、0.1、0.12中的一个。
对比例和实施例中20Yb/2Er:NaGdF4和30Mg/20Yb/4Er:NaGdF4纳米晶的电感耦合等离体-原子发射光谱计算结果(ICP-AES)如下:
粉末X射线衍射分析与透射电子显微镜观察分析表明:所得产物都为纯六方相,有Mg2+和无Mg2+离子掺杂的纳米晶,尺寸分别为8nm和18nm,含有不同激活离子Er3+的纳米晶尺寸基本相同。在980nm激光照射下,所有样品的发射谱都包含以539nm和650nm为中心的两个波段。随着Er3+掺杂浓度逐渐提高,发光强度先增加后降低(图6),当Er3+离子掺杂浓度为10%时,转换发光强度最好。在反应体系中引入镁离子,产物的均匀性变好,平均晶粒尺寸变为18nm,原料中加入了乙酸镁,改变了稀土Yb3+和Er3+离子的在基质NaGdF4晶体结构中相对位置,这是由于取代离子Mg2+和被取代离子Gd3+具有不同离子半径和电荷,导致晶格畸变,进而实现纳米晶结构的调控。对于无Mg2+掺杂的样品,随着Er3+掺杂浓度从2%逐渐增加到12%,上转换发光强度大幅降低;而有Mg2+掺杂的样品,上转换发光强度先增大,然后降低。通过镁离子掺杂调控纳米晶晶体结构可以抑制浓度猝灭效应,进而在增强发光的基础上,实现Yb/Er:NaGdF4纳米晶中Er3+离子最合适掺杂浓度是10%。
Claims (2)
1.一种用于抑制Yb/Er:NaGdF4上转换发光纳米晶中浓度猝灭效应的方法,其特征在于依次包括如下步骤:
(1)将(0.5-y)毫摩尔乙酸钆,y毫摩尔乙酸铒,0.3毫摩尔乙酸镁,0.2毫摩尔乙酸镱,10毫升油酸,16毫升十八烯加入到三颈瓶中,在氮气的保护条件下,在150℃的温度下保温1小时得到无水的透明溶液A;所述y为0.04-0.12之间;
(2)待A溶液自然冷却至30℃后,将6毫升含有2毫摩尔氢氧化钠和4毫摩尔氟化铵的甲醇溶液逐滴加入到A溶液中,然后在70℃保温半小时;
(3)待甲醇溶液全部挥发之后,升温到280℃,并在此温度下保温90分钟,然后自然冷却到室温;
(4)将步骤(3)所得的纳米晶用乙醇和环己烷混合液洗涤,然后于40℃-80℃烘干后得到最终产物。
2.根据权利要求1所述的一种用于抑制Yb/Er:NaGdF4上转换发光纳米晶中浓度猝灭效应的方法,其特征在于y是0.04、0.06、0.08、0.1、0.12中的一个。
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR102302738B1 (ko) * | 2020-01-03 | 2021-09-16 | 따렌 민주 유니버시티 | 친환경 불화물 나노재료의 규모화 제조방법 |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107779193B (zh) * | 2017-09-22 | 2020-06-23 | 中国计量大学 | 一种高灵敏度上转换荧光温度探针材料及其制备方法 |
CN109097050B (zh) * | 2018-09-05 | 2021-03-26 | 中国计量大学 | 荧光防伪标签材料及其制备方法和应用 |
CN111876154B (zh) * | 2020-05-15 | 2021-10-22 | 福州大学 | 一种稀土掺杂的氟化物长余辉粒子及其制备方法以及应用 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102727892A (zh) * | 2012-07-06 | 2012-10-17 | 陈智毅 | 一种靶向顺磁性稀土离子光敏探针及其制备方法 |
CN103087705A (zh) * | 2013-01-16 | 2013-05-08 | 大连理工大学 | 一种高强度稀土掺杂上转换发光纳米材料及其制备方法 |
CN104031635A (zh) * | 2014-06-06 | 2014-09-10 | 上海大学 | 稀土配合物功能化的上/下转换发光纳米介孔材料的制备方法及其生物成像应用 |
CN105219379A (zh) * | 2015-11-02 | 2016-01-06 | 吉林大学 | 一种猝灭上转换发光的方法 |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20150241349A1 (en) * | 2014-02-13 | 2015-08-27 | The Regents Of The University Of California | Engineering Bright Sub-10-nm Upconverting Nanocrystals for Single-Molecule Imaging |
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Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102727892A (zh) * | 2012-07-06 | 2012-10-17 | 陈智毅 | 一种靶向顺磁性稀土离子光敏探针及其制备方法 |
CN103087705A (zh) * | 2013-01-16 | 2013-05-08 | 大连理工大学 | 一种高强度稀土掺杂上转换发光纳米材料及其制备方法 |
CN104031635A (zh) * | 2014-06-06 | 2014-09-10 | 上海大学 | 稀土配合物功能化的上/下转换发光纳米介孔材料的制备方法及其生物成像应用 |
CN105219379A (zh) * | 2015-11-02 | 2016-01-06 | 吉林大学 | 一种猝灭上转换发光的方法 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Highly Intensified Upconversion Luminescence of Ca2+-doped Yb/Er:NaGdF4 Nanocrystals Prepared by a Solvothermal Route;Lei Lei 等;《Chem.Asian J.》;20140108;第9卷;第728-733页 * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR102302738B1 (ko) * | 2020-01-03 | 2021-09-16 | 따렌 민주 유니버시티 | 친환경 불화물 나노재료의 규모화 제조방법 |
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