[发明专利]一种多色调谐发光的KYF4上转换荧光材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及上转换发光材料制备领域，特别涉及一种多色调谐发光的KYF₄上转换荧光材料及其制备方法。

背景技术

近年来，上转换氟化物由于在固体激光器、太阳能电池、红外辐射探测和生物医学成像等潜在的应用引起了广泛的关注，特别是稀土离子共掺杂的氟化物胶体(Ln³⁺＝Yb³⁺，Er³⁺，Ho³⁺或Tm³⁺)在复杂的生物成像和药物治疗跟踪等生物领域作为一种新兴的生物标记荧光材料，有望替代传统的荧光荧光材料如量子点和有机染料等。目前，β-REYF₄:Yb³⁺,Er³⁺/Tm³⁺(RE＝Li、Na、K和Gd)是公认的发光效率最高的氟化物基质材料，稀土镱离子(Yb³⁺)敏化的纳米散装材料在目前的上转换器显示了最有效的发光效率，可以将吸收的能量转移到邻近的发射出绿色红色区域的铒离子(Er³⁺)，或者发射出蓝色-近红外区的铥离子(Tm³⁺)。

如何避免光损伤和实现高增益对于β-REYF₄氟化物纳米晶合成来说是一种挑战。为了克服这个问题，实现在宽光谱范围内的多排放有助于足够的能量反转以同时满足2-和3-光子上转换过程，被证明是一种有效的方法。比如，Pichaandi et al.学者有报道说通过自发辐射的放大实现NaYbF₄:Yb/Er@NaYF₄核-壳纳米晶同时可以达到2-和3-光子上转换过程(J.Phys.Chem.C.2011,115,19054)，同时，Mahalingam V et al.报道了共掺杂Tm³⁺/Yb³⁺的LiYF₄纳米晶胶体通过上转换过程的激励下发射出尖锐的跨越紫外到近红外区域光谱的强峰(Adv.Mater.2009,21,4025)。然而很少文献报道关于实现β-KYF₄氟化物的发光高增益和避免光损伤的制备方法。另一方面，大量的努力致力于优化上转换多色发光的调节。虽然通过控制掺杂/主机组合和浓度实现三种基本的蓝、绿、红颜色的可见光的调谐发射已经被报道，但是关于β-KYF₄纳米晶的多色发光研究甚少，特别是没有既定的方法通过单波长的激发来微调上变频发射实现紫外-近红外区域的彩色输出。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术而提出一种多色调谐发光的KYF₄上转换荧光材料及其制备方法，利用本方法制备出的Er³⁺/Yb³⁺和Tm³⁺/Yb³⁺共掺杂的β-KYF₄胶体纳米晶在980nm半导体激光器的激励下显示了从紫外到近红外区域的多光谱性能，并发射出明亮的上转换发光，通过调节(Yb³⁺、Er³⁺或Tm³⁺)掺杂离子浓度实现了β-KYF₄纳米晶从蓝色到红色的可见光输出。

本发明的目的通过如下技术方案实现：一种多色调谐发光的KYF₄上转换荧光材料，其化学表达式为：β-KYF₄:X％Yb³⁺,Y％Er³⁺/Tm³⁺，其包括有β-KYF₄:X％Yb³⁺/2％Er³⁺、β-KYF₄:20％Yb³⁺/0.2％Er³⁺或β-KYF₄:25％Yb³⁺/0.2％Tm³⁺，其中，在β-KYF₄:X％Yb³⁺/2％Er³⁺中稀土敏化离子Yb³⁺依次按照X％＝20％,35％,50％和78％的比例取代主机元素Y³⁺。

所述的多色调谐发光的KYF₄上转换荧光材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：