[发明专利]一种增强稀土氟化物复合纳米晶的发光性能的方法

说明书

技术领域

本发明属于增强稀土氟化物复合纳米晶的表面改性处理领域，特别涉及一种增强稀土 氟化物复合纳米晶的发光性能的方法。

背景技术

纳米稀土发光材料是指粒子尺寸在1-100nm的发光材料。纳米材料的小尺寸效应、量 子尺寸效应、表面效应和宏观隧道效应使其在光学、热学、电学、磁学性质等方面呈现出 与常规材料不同的特性，将稀土发光材料纳米化无疑能在原有特性的基础上赋予该材料一 系列新的特性。纳米稀土发光材料的能级结构、能量传递和光谱性质等方面的特殊性，以 及其制备的发光材料高亮度、稳定性好、粒度均匀、分布窄等特点，使其广泛应用于发光、 显示、光信息传输、生物标记、激光等领域。

曾有报道纳米La₂(MoO₄)₃:Yb，Er上转换荧光材料的制备及其光谱研究【江祖成等，稀 土元素分析化学，第二版，北京，科学出版社，2000，1-2】；尤其要指出的，以NaYF₄作为基 质，Yb，Er共掺杂的复合稀土上转换荧光材料是迄今为止发光效率最高的上转换荧光材料。 而以NaYF₄作为基质，掺杂Eu的荧光材料就是一种下转换材料，也是一种常用的荧光探针。 近年来，NaYF₄合成研究的方向和难点在于要制备超细粉末的纳米粒子，因为粒径小的纳 米粒子荧光性能更佳，有更广泛的应用前景。刘永娟等人合成了太阳能电池用NaYF₄:Yb，Er 上转换材料【刘永娟等，溶剂热法制备太阳电池用NaYF₄:Yb³⁺，Er³⁺纳米上转换材料，材 料研究学报，2009年第二期】，王琼华等合成了绿色发光的NaYF₄纳米稀土材料，可用于 显示器和LED技术中【王琼华等，显示用上转换绿色发光材料NaYF₄:Er，Yb及其特性， 光子学报，2008年37卷12期】；Hao-Xin Mai等人合成了直径为15nm左右的六方NaYF₄纳米晶用于生物标记【Hao-Xin Mai，etc，High-quality sodium rare-earth fluoride nanocrystals：controlled synthesisi and optical properties，J.AM.CHEM.SOC.2006，128， 6426-6436】。随着对NaYF₄稀土发光纳米晶研究的深入，该材料将拥有更广阔的应用前景。

自从1984年Roy和Kormarneni首次提出了纳米复合材料的概念后，纳米复合材料的研 究与开发如火如荼进行。同样对于稀土发光材料的表面改性，可以尝试制备高分子聚合物 表面改性的稀土发光复合粒子。尤其是用一些水溶性高分子进行表面修饰，可以使稀土发 光粒子的亲水性更强，高分子表面丰富的活性基团可以进一步连接生物分子，为制备生物 用荧光探针最好准备。

但是表面改性容易造成原来发光粒子荧光性能的减弱，这是由于荧光猝灭灭造成的。 荧光猝灭是指荧光物质与溶剂分子之间所发生的导致荧光强度下降的物理或化学作 用过程。荧光猝灭分为静态猝灭和动态猝灭。基态荧光分子与猝灭剂之间通过弱的结 合生成复合物，且该复合物使荧光完全猝灭的现象属于静态猝灭。【Chen Zhibing，etc， Determination of Hydrogen Peroxide by Fluorescence Quenching of the Functional Nano-CdTe Fluorescence Probe，Physical Testing and Chemical Analysis，2009，4，0413-03】。已有研究者 指出，在发光核结构外再包覆一层无机材料是一种广泛用来提高发光粒子荧光性能的 方法【Yu Wang，etc，J.Phys.Chem.C，2009，113，7164-7169】，所以先制备这种层层结构 的发光粒子，再进行高聚物表面改性，可以减少荧光猝灭现象。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种增强稀土氟化物复合纳米晶的发光性能的方 法，该方法在室温下油相合成，具有操作简单方便，重复性好，温度要求低、可大量生产、 成本低等优点；制备的稀土发光粒子，在980nm波长的激发下，上转换发出耀眼红光和绿 光，下转换发光时，颜色丰富，荧光性能良好，解决了荧光猝灭的问题。