CN111876155A - 具有三元正交激发响应三基色上转换发光性能的五层核壳结构纳米材料 - Google Patents

具有三元正交激发响应三基色上转换发光性能的五层核壳结构纳米材料 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种基于三元正交激发响应三基色上转换发光的五层核壳结构纳米材料，属于纳米荧光材料技术领域。五层核壳结构材料中的每一层(核)均由声子能量低、荧光效率高的六方相NaYF4作为纳米基质材料；五层核壳结构材料中的发光层(核)是由分别掺杂敏化剂和激活剂离子组成；通过核壳结构，该材料降低了不同发光区域之间的相互干扰，实现三种发光过程相互独立；通过调节五层核壳结构中绿光发射层的厚度，可以有效减少在980nm近红外光激发下第四壳层产生不必要绿光的干扰，从而获得较纯的蓝光发射。本发明的材料解决了双色发光难以实现的白光以及多彩发光调节等一些问题，在白光LED、彩色显示、荧光编码、防伪及信息加密等领域具有广泛的应用前景。

Description

具有三元正交激发响应三基色上转换发光性能的五层核壳结 构纳米材料
技术领域
本发明属于纳米荧光材料技术领域，具体涉及到具有三元正交激发响应三基色上转换发光性能的五层核壳结构纳米材料。
背景技术
因可以实现宽范围的发光颜色调控，多色发光材料在安全防伪、显示、生物医学以及光电子设备等领域具有广泛的应用前景。例如，基于多色发光材料的安全墨水可以作为信息隐藏平台用于信息编码、高级防伪以及信息加密解密等信息安全领域，相比于单色发光防伪材料，不仅提高了信息保护的安全性，而且还增大了信息的储存量。基于三基色的发光材料可以实现全色发光的显示，进一步可以应用于发光二极管、液晶显示以及新型绿色光源，具有单色发光材料无法比拟的优点。多色发光材料可以作为生物标记物用于多色生物成像、多模式传感、多色标记以及治疗。其中，体内多色成像被认为是最理想的光学生物成像手段之一，在三维生物检测方面具有潜在的应用前景。
目前，常用的多色发光材料包括有机染料、量子点以及镧系元素掺杂的纳米颗粒等。基于这些材料的多色发光调控通常都是通过调节材料的化学组成、混合多种颜色发光的离子、调节激发波长或调控激发功率等方法实现的。然而，这些方法通常需要在一个体系中引入多个不同的发光体，这样就不可避免地会导致多色发光颜色的不均匀、荧光再吸收、不同离子间的能量传递、激发态猝灭以及颜色亮度不一致等问题。因此，开发一种具有多色发光调控功能的单一材料就显得尤为重要。
发明内容
为了在单一材料中实现三基色发光的有效调控，本发明通过合理地设置纳米材料核壳结构，制备出一种具有三元正交激发响应三基色上转换发光性能的五层核壳结构纳米材料。
本发明利用镧系离子独特的4f能级结构和反斯托克斯位移光学性质，在三种不同波长的近红外光激发下分别产生红绿蓝颜色的上转换发光。我们选用六方相的NaYF4作为基质材料。由于具有较低的声子能量以及良好的化学稳定性，NaYF4被认为是上转换发光效率最高的基质材料之一。我们选用的三种敏化剂离子Er3+、Nd3+和Yb3+分别吸收1560nm、808nm以及980nm的近红外光，并将能量分别传递给激活剂Ho3+、Er3+以及Tm3+离子发射红、绿和蓝三基色荧光。通过核壳结构的设计，该多层结构材料大大降低了不同发光区域之间的相互干扰，使得一种纳米材料可以发射出相互独立的三基色荧光。
本发明通过如下技术方案实现：
具有三元正交激发响应三基色上转换发光性能的五层核壳结构纳米材料，从内而外由蓝光发射核、第一层惰性隔离层、第二层红光发射层、第三层惰性隔离层、第四层绿光发射层和第五层808nm激发光能量吸收层组成。该一核五壳层核壳结构中六个组成部分的共同作用最终实现了三元正交激发下的三基色发光，即分别在1560nm、808nm、980nm近红外光激发下，分别发射出红、绿和蓝三基色荧光。对照实验的结果表明，组成该核壳结构中的每一层对于实现正交三基色的发光都是必要的，核与每层的离子掺杂浓度和尺寸(壳层厚度)对多色上转换发光性质都有重要且灵敏的决定作用。
优选地，所述具有三元正交激发响应三基色上转换发光性能的五层核壳结构纳米材料，从内而外由22～30nm蓝光发射核NaYF4:Yb/Tm、4～6nm第一层惰性隔离层NaYF4、3～6nm第二层红光发射层NaYF4:Er/Ho、5～7nm第三层惰性隔离层NaYF4、4～6nm第四层绿光发射层NaYF4:Nd/Yb/Er和2～3nm第五层808nm激发光能量吸收层NaYF4:Nd组成。
优选地，所述具有三元正交激发响应三基色上转换发光性能的五层核壳结构纳米材料的蓝光发射核、第一层惰性隔离层、第二层红光发射层、第三层惰性隔离层、第四层绿光发射层和第五层808nm激发光能量吸收层的材料由主体基质材料、敏化剂及激活剂组成，所述主体基质材料为NaYF4、NaLuF4或NaGdF4中的一种；所述敏化剂为Yb3+、Er3+和Nd3+离子；所述Yb3+离子作为敏化剂用来吸收980nm激发光的能量并传递给激活剂；Er3+离子主要吸收1560nm激发光的能量并传递给激活剂；Nd3+离子吸收808nm激发光的能量并传递给激活剂；所述激活剂为Er3+、Tm3+和Ho3+离子。
优选地，所述激活剂分别为发射红光的Ho3+离子、发射绿光的Er3+离子以及发射蓝光的Tm3+离子。
优选地，所述Yb3+敏化剂在蓝光发射核掺入的摩尔百分含量为30％；所述Er3+敏化剂在第二层红光发射层掺入的摩尔百分含量为5％；所述Nd3+敏化剂在第四层绿光发射层和第五层808nm激发光能量吸收层掺入的摩尔百分含量分别为0.5％和20％；所述Er3+激活剂在第四层绿光发射层掺入的摩尔百分含量为2％；所述Tm3+激活剂在蓝光发射核掺入的摩尔百分含量为0.5％；所述Ho3+激活剂在第二层红光发射层掺入的摩尔百分含量为5％。
在本发明所提供的一核五壳层纳米结构材料中，NaYF4:Yb/Tm内核掺杂的Yb3+离子吸收980nm光子能量后传递给共掺的Tm3+离子发射蓝光；第二壳层，NaYF4:Er/Ho红光发射层掺杂的Er3+离子吸收1560nm光子能量后传递给共掺的Ho3+离子产生红光；第五壳层，NaYF4:Nd 808nm激发光能量吸收层掺杂的Nd3+离子吸收808nm光子能量后，通过NaYF4:Nd/Yb/Er绿光发射层(第四壳层)中的Yb3+“桥离子”传递给共掺的Er3+离子发射绿光；第一壳层，NaYF4惰性隔离层，用来阻止蓝光发射核和第二层红光发射层中发光离子之间不必要的能量传递和交叉弛豫；第三层NaYF4惰性隔离层用来阻止第二层红光发射层和第四层绿光发射层中发光离子之间的能量传递和交叉弛豫；另外，位于最外层的NaYF4:Nd第五层808nm激发光能量吸收层还可以作为保护层降低表面缺陷对发光的猝灭，提高发光效率。
在本发明所提供的一核五壳层纳米结构材料中，通过调节NaYF4:Nd/Yb/Er绿光发射层(第四壳层)的厚度，由～5nm减小到～1.5nm，在980nm近红外光激发下可以有效减小第四壳层产生的不必要的绿光干扰，获得较纯的蓝光发射；同时核壳结构中的红光和绿光发射层也可以分别吸收1560nm和808nm近红外光，并发射出对应的纯的红光和绿光。并且通过调节1560nm、808nm以及980nm三个不同激发波长激发光的功率密度，该核壳结构纳米颗粒对应的红、绿和蓝三基色的发光颜色没有发生改变，实现了在三波长近红外光激发下的正交红绿蓝三基色发光。
与现有技术相比，本发明的优势在于：
利用制备的五层核壳结构纳米颗粒实现了三波长激发下的正交三基色发光。与大多数已报道的具有在双波长激发下产生双色(绿和蓝或绿和红)的正交发光材料相比，基于三基色的正交发光材料可以实现白光以及多彩发光的调节，使其在白光LED、彩色显示以及无汞荧光灯等领域具有广泛的应用前景；在基于颜色和强度的荧光编码方面，三色的正交发光具有更好的编码能力，使其在信息储存、生物检测及成像等应用方面显示出巨大的潜力；另外，基于三基色的正交发光材料在信息保护方面可实现多色信息显示。
附图说明
图1：具有三元正交激发响应三基色上转换发光性能的五层核壳纳米结构。(a)多层结构纳米颗粒的TEM照片。(b)HRTEM照片和(c)对应的快速傅里叶变换(FFT)图像表明，0.52nm和0.29nm的晶格条纹分别对应六方相NaYF4的(101)晶面和(100)晶面。
图2：NaYF4:Yb/Tm@NaYF4@NaYF4:Er/Ho@NaYF4@NaYF4:Nd/Yb/Er@NaYF4:Nd纳米颗粒的能量色散x射线(EDX)光谱(a)以及对应元素的面扫描图F(b),Y(c),Na(d),Yb(e),Ho(f),Er(g),Nd(h)以及Tm(i)。结果表明五层核壳结构纳米颗粒中存在Na，F，Y，Yb，Nd，Er，Ho和Tm元素。
图3：NaYF4:Yb/Tm@NaYF4@NaYF4:Er/Ho@NaYF4@NaYF4:Nd/Yb/Er@NaYF4:Nd纳米颗粒的EDX线扫描分析。如图所示，通过随机扫描两个相邻的纳米颗粒，结果表明Y和F元素主要分布在整个核壳结构纳米颗粒中，Yb元素位于核壳结构中的内核和第四壳层中，而Nd元素聚焦在第四和第五壳层中，进一步证实了设计的五层核壳结构的形成。
图4：在1560nm近红外光激发下，Er3+和Ho3+的能级图以及红色上转换发光机理示意图。
图5：在808nm近红外光激发下，Nd3+、Yb3+和Er3+的能级图以及绿色上转换发光机理示意图。
图6：在980nm近红外光激发下，Yb3+和Tm3+的能级图以及蓝色上转换发光机理示意图。
图7：壳层厚度对纯的正交三基色上转换发光的影响。如图所示，将NaYF4:Nd/Yb/Er绿光发射层的厚度由5nm调节为1.5nm时，在980nm激发下，Er3+离子的绿光发射逐渐被抑制，并最终实现了纯的蓝色发光。
图8：在980nm不同功率的激发下，NaYF4:Nd/Yb/Er绿光发射层的厚度对色坐标的影响。如图所示，随着NaYF4:Nd/Yb/Er绿光发射层厚度的减小，纳米颗粒的发光在CIE色坐标图中的位置由浅蓝色区域(x＝0.18，y＝0.20)逐渐移动到深蓝色区域(x＝0.05，y＝0.15)，观察到对应的纳米颗粒(分散在环己烷溶液)的发光颜色也逐渐变为纯蓝色。
图9：不同激发光的激发功率密度对纯的正交三基色上转换发光的影响。如图所示，分别在1560nm、808nm和980nm变功率的激发条件下，该纳米颗粒(NaYF4:Nd/Yb/Er层厚度为1.5nm)产生的对应三基色发光的颜色不会随着激发光功率的变化而改变(分别如图a、b和c所示)，表明了该纳米颗粒产生的正交三基色上转换发光具有不依赖于激发光功率的特性。
图10：在不同波长的激发下，激发光激发功率密度对该纳米颗粒的色坐标的影响。如图所示，随着三个不同波长激发光激发功率的改变，该纳米颗粒的三基色发光在CIE色坐标图中的位置没有明显的改变，进一步证实了该纳米颗粒可以产生不依赖于激发功率的正交三基色上转换发光。
图11：对照实验。为了验证基于正交三基色发光的五层核壳结构设计的合理性，我们做了对照实验，在保持其他条件不变的情况下，只是通过将五层核壳结构中包含的三个发光部分以共掺的方式简并为两个(Tm@Y@NaYF4:Yb/Nd/Ho/Er@Nd和NaYF4:Yb/Tm/Ho/Er@Y@Nd/Yb/Er@Nd)或一个发光部分(NaYF4:Yb/Tm/Ho/Er/Nd@Nd)，构成的三组核壳结构纳米颗粒在1560nm、808nm和980nm三个不同波长近红外光的激发下，均不能产生三基色的上转换发光(分别如图a、b以及c所示)。对照实验充分验证了该五层核壳结构的构筑对于在单一材料上实现三基色的上转换发光具有重要的意义。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述，以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。
需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。
实施例1
本发明所提供的具有三元正交激发响应三基色上转换发光性能的五层核壳结构纳米材料，从内而外分别是由25nm蓝光发射核NaYF4:Yb/Tm、4.5nm第一层惰性隔离层NaYF4、4.5nm第二层红光发射层NaYF4:Er/Ho、6nm第三层惰性隔离层NaYF4、5nm第四层绿光发射层NaYF4:Nd/Yb/Er以及3nm第五层808nm激发光能量吸收层NaYF4:Nd组成。该一核五壳层核壳结构中六个组成部分的共同作用最终实现了三元正交激发下的三基色发光，即分别在1560nm、808nm、980nm近红外光激发下，分别发射出红、绿和蓝三基色荧光。对照实验的结果表明，组成该核壳结构中的每一层对于实现正交三基色的发光都是必要的，核与每层的离子掺杂浓度和尺寸(壳层厚度)对多色上转换发光性质都有重要且灵敏的决定作用。
实施例2：具有三元正交激发响应三基色上转换发光的五层核壳结构纳米颗粒的制备。
(1)NaYF4:Yb/Tm(30/0.5mol％)核纳米颗粒的制备。按预定比例将总摩尔量为0.4mmol稀土盐Y(CH3COO)3(0.278mmol)、Yb(CH3COO)3(0.120mmol)以及Tm(CH3COO)3(0.002mmol)加入到3mL油酸(OA)和7mL1-十八烯(ODE)的混合高温溶剂中，加热到150℃在惰性气体保护下反应60分钟得到Y，Yb，Tm-OA稀土油酸配合物，冷却至室温后，加入氟源NH4F(1.6mmol)和钠源NaOH(1.0mmol)的甲醇溶液，待甲醇挥发后，在氩气氛围下加热到290℃反应90分钟得到核纳米颗粒。
(2)壳层前驱体的制备：将壳层生长所需的总摩尔量为0.4mmol的稀土盐按预定比例加入到3mL油酸(OA)和7mL1-十八烯(ODE)的混合高温溶剂中，在惰性气体保护下加热到150℃反应60分钟得到壳层形成所需的Ln-OA稀土油酸配合物。
(3)NaYF4:Yb/Tm@NaYF4核壳结构纳米颗粒的制备。将已制备的NaYF4:Yb/Tm核纳米颗粒作为晶种在室温下加入到壳层前驱体Y-OA稀土油酸配合物溶液中，然后加入氟源NH4F(1.6mmol)和钠源NaOH(1.0mmol)的甲醇溶液，待甲醇挥发后，在氩气氛围下加热到290℃反应90分钟得到核壳结构纳米颗粒。
(4)NaYF4:Yb/Tm@NaYF4@NaYF4:Er/Ho(5/5mol％)双层核壳结构纳米颗粒的制备。将已制备的NaYF4:Yb/Tm@NaYF4核壳纳米颗粒作为晶种在室温下加入到壳层前驱体Y，Er，Ho-OA稀土油酸配合物溶液中，然后加入氟源NH4F(1.6mmol)和钠源NaOH(1.0mmol)的甲醇溶液，待甲醇挥发后，在氩气氛围下加热到290℃反应90分钟得到双层核壳结构纳米颗粒。
(5)NaYF4:Yb/Tm@NaYF4@NaYF4:Er/Ho@NaYF4三层核壳结构纳米颗粒的制备。将已制备的NaYF4:Yb/Tm@NaYF4@NaYF4:Er/Ho双层核壳纳米颗粒作为晶种在室温下加入到壳层前驱体Y-OA稀土油酸配合物溶液中，然后加入氟源NH4F(1.6mmol)和钠源NaOH(1.0mmol)的甲醇溶液，待甲醇挥发后，在氩气氛围下加热到290℃反应90分钟得到三层核壳结构纳米颗粒。
(6)NaYF4:Yb/Tm@NaYF4@NaYF4:Er/Ho@NaYF4@NaYF4:Nd/Yb/Er(0.5/20/2mol％)四层核壳结构纳米颗粒的制备。将已制备的NaYF4:Yb/Tm@NaYF4@NaYF4:Er/Ho@NaYF4三层核壳纳米颗粒作为晶种在室温下加入到壳层前驱体Y，Nd，Yb，Er-OA稀土油酸配合物溶液中，然后加入氟源NH4F(1.6mmol)和钠源NaOH(1.0mmol)的甲醇溶液，待甲醇挥发后，在氩气氛围下加热到290℃反应90分钟得到四层核壳结构纳米颗粒。
(7)NaYF4:Yb/Tm@NaYF4@NaYF4:Er/Ho@NaYF4@NaYF4:Nd/Yb/Er@NaYF4:Nd(20mol％)五层核壳结构纳米颗粒的制备。将已制备的NaYF4:Yb/Tm@NaYF4@NaYF4:Er/Ho@NaYF4@NaYF4:Nd/Yb/Er四层核壳纳米颗粒作为晶种在室温下加入到壳层前驱体Y，Nd-OA稀土油酸配合物溶液中，然后加入氟源NH4F(1.6mmol)和钠源NaOH(1.0mmol)的甲醇溶液，待甲醇挥发后，在氩气氛围下加热到290℃反应90分钟得到五层核壳结构纳米颗粒。
实施例2：不同厚度NaYF4:Nd/Yb/Er绿光发射层的四层核壳结构纳米颗粒的制备。
NaYF4:Nd/Yb/Er(0.5/20/2mol％)壳层厚度的调节是通过改变Y，Nd，Yb，Er-OA壳层前驱体的摩尔量。将总摩尔量分别为0.4mmol、0.2mmol和0.1mmol的稀土盐Y(CH3COO)3、Nd(CH3COO)3、Yb(CH3COO)3以及Er(CH3COO)3按预定比例加入到3mL油酸(OA)和7mL1-十八烯(ODE)的混合高温溶剂中，在惰性气体保护下加热到150℃反应60分钟得到相应厚度的壳层形成所需的Y，Nd，Yb，Er-OA稀土油酸配合物。将已制备的NaYF4:Yb/Tm@NaYF4@NaYF4:Er/Ho@NaYF4三层核壳纳米颗粒作为晶种在室温下分别加入到不同厚度的壳层形成所需的壳层前驱体Y，Nd，Yb，Er-OA稀土油酸配合物溶液中，然后加入相应比例的氟源NH4F和钠源NaOH的甲醇溶液，待甲醇挥发后，在氩气氛围下加热到290℃反应90分钟得到不同厚度NaYF4:Nd/Yb/Er绿光发射层的四层核壳结构纳米颗粒。
在本工作中，将前驱体的摩尔量分别设为0.4mmol、0.2mmol和0.1mmol，可以制备得到分别为大约5.1nm、3.2nm以及1.5nm厚度的NaYF4:Nd/Yb/Er层包裹在三层核壳结构NaYF4:Yb/Tm@NaYF4@NaYF4:Er/Ho@NaYF4纳米颗粒上。将制备得到的不同厚度的四层核壳结构纳米颗粒分散到环己烷中用于表征和进一步的壳层生长。
实施例3：对照实验中NaYF4:Yb/Tm@NaYF4@NaYF4:Yb/Nd/Ho/Er@NaYF4:Nd三层核壳结构纳米颗粒的制备。
为了验证在五层核壳结构中引入三个发光层(核)的必要性，我们做了对照实验，在保证投料比、实验条件以及制备方法等条件不变的情况下，通过离子共掺的方式将红光发射层和绿光发射层合并为同一层，制备出包含两个发光层(核)的NaYF4:Yb/Tm@NaYF4@NaYF4:Yb/Nd/Ho/Er@NaYF4:Nd三层核壳结构纳米颗粒。该三层核壳结构纳米颗粒的制备方法与上述核壳结构纳米颗粒的制备方法相似，仅需将前一步制备的NaYF4:Yb/Tm@NaYF4@NaYF4:Yb/Nd/Ho/Er双层核壳结构纳米颗粒作为晶种，加入到预先生长壳层所需的Y，Nd-OA前驱液溶液中,加入氟源NH4F(1.6mmol)和钠源NaOH(1.0mmol)的甲醇溶液，待甲醇挥发后，在氩气氛围下加热到290℃反应90分钟得到该三层核壳结构纳米颗粒。
实施例4：对照实验中NaYF4:Yb/Tm/Ho/Er@NaYF4@NaYF4:Yb/Nd/Er@NaYF4:Nd三层核壳结构纳米颗粒的制备。
为了验证在五层核壳结构中引入三个发光层(核)的必要性，我们做了对照实验，在保证投料比、实验条件以及制备方法等条件不变的情况下，通过离子共掺的方式将蓝光发射核和红光发射层合并为同一层，制备出包含两个发光层(核)的NaYF4:Yb/Tm/Ho/Er@NaYF4@NaYF4:Yb/Nd/Er@NaYF4:Nd三层核壳结构纳米颗粒。该三层核壳结构纳米颗粒的制备方法与上述核壳结构纳米颗粒的制备方法相似，仅需将前一步制备的NaYF4:Yb/Tm/Ho/Er@NaYF4@NaYF4:Yb/Nd/Er双层核壳结构纳米颗粒作为晶种，加入到预先生长壳层所需的Y，Nd-OA前驱液溶液中,加入氟源NH4F(1.6mmol)和钠源NaOH(1.0mmol)的甲醇溶液，待甲醇挥发后，在氩气氛围下加热到290℃反应90分钟得到该三层核壳结构纳米颗粒。
实施例5：对照实验中NaYF4:Yb/Tm/Ho/Er/Nd@NaYF4:Nd核壳结构纳米颗粒的制备。
为了验证在五层核壳结构中引入三个发光层(核)的必要性，我们做了对照实验，在保证投料比、实验条件以及制备方法等条件不变的情况下，通过离子共掺的方式将蓝光发射核、红光发射层以及绿光发射层合并为同一层(核)，制备出包含一个发光层(核)的NaYF4:Yb/Tm/Ho/Er/Nd@NaYF4:Nd核壳结构纳米颗粒。该核壳结构纳米颗粒的制备方法与上述的核壳结构纳米颗粒的制备方法相似，仅需将前一步制备的NaYF4:Yb/Tm/Ho/Er/Nd核纳米颗粒作为晶种，加入到预先生长壳层所需的Y，Nd-OA前驱液溶液中,加入氟源NH4F(1.6mmol)和钠源NaOH(1.0mmol)的甲醇溶液，待甲醇挥发后，在氩气氛围下加热到290℃反应90分钟得到该核壳结构纳米颗粒。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (5)

1.具有三元正交激发响应三基色上转换发光性能的五层核壳结构纳米材料，其特征在于，从内而外由尺寸为22～30nm蓝光发射核NaYF4:Yb/Tm、厚度为4～6nm的第一层惰性隔离层NaYF4、厚度为3～6nm的第二层红光发射层NaYF4:Er/Ho、厚度为5～7nm第三层惰性隔离层NaYF4、厚度为4～6nm的第四层绿光发射层NaYF4:Nd/Yb/Er和厚度为2～3nm第五层808nm激发光能量吸收层NaYF4:Nd组成。
2.如权利要求1所述的具有三元正交激发响应三基色上转换发光性能的五层核壳结构纳米材料，其特征在于，所述具有三元正交激发响应三基色上转换发光性能的五层核壳结构纳米材料的蓝光发射核、第一层惰性隔离层、第二层红光发射层、第三层惰性隔离层、第四层绿光发射层和第五层808nm激发光能量吸收层的材料是由主体基质材料、敏化剂及激活剂组成。
3.如权利要求2所述的具有三元正交激发响应三基色上转换发光性能的五层核壳结构纳米材料，其特征在于，所述主体基质材料为NaYF4、NaLuF4或NaGdF4中的一种；所述敏化剂为Yb3+、Er3+和Nd3+离子；所述Yb3+离子作为敏化剂用来吸收980nm激发光的能量并传递给激活剂；Er3+离子主要吸收1560nm激发光的能量并传递给激活剂；Nd3+离子吸收808nm激发光的能量并传递给激活剂。
4.如权利要求3所述的具有三元正交激发响应三基色上转换发光性能的五层核壳结构纳米材料，其特征在于，所述激活剂分别为发射红光的Ho3+离子、发射绿光的Er3+离子以及发射蓝光的Tm3+离子。
5.如权利要求4所述的具有三元正交激发响应三基色上转换发光性能的五层核壳结构纳米材料，其特征在于，所述Yb3+敏化剂在蓝光发射核掺入的摩尔百分含量为30％；所述Er3 +敏化剂在第二层红光发射层掺入的摩尔百分含量为5％；所述Nd3+敏化剂在第四层绿光发射层和第五层808nm激发光能量吸收层掺入的摩尔百分含量分别为0.5％和20％。所述Er3+激活剂在第四层绿光发射层掺入的摩尔百分含量为2％；所述Tm3+激活剂在蓝光发射核掺入的摩尔百分含量为0.5％；所述Ho3+激活剂在第二层红光发射层掺入的摩尔百分含量为5％。
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