[发明专利]红外光激发荧光寿命可调的上转换纳米晶体材料及其制备方法

权利要求书

1.一种红外光激发荧光寿命可调的上转换纳米晶体材料，红外光为800nm，其特征在于是一种一核、两壳层的核壳结构纳米晶体材料，由上转换发光中心核、能量传递层和能量吸收层三个部分组成；其中，上转换发光中心核用于吸收特定波长的激发光，发射出可见光；能量传递层用于传递能量吸收层与上转换发光中心核之间的能量并且起到隔离能量吸收层与上转换发光中心核的作用，以防止能量淬灭，同时通过改变能量传递层的厚度，以改变能量吸收层与上转换发光中心核之间能量传递的时间，从而改变材料的荧光寿命；能量吸收层用于吸收能量，并将其转移到能量传递层。

2.根据权利要求1所述的红外光激发荧光寿命可调的上转换纳米晶体材料，其特征在于所述的上转换发光中心核包括基质和发光中心；其中，基质材料为：氟化物、氧化物、硫氧化物或卤化物；所述氟化物为：CaF₂、BaF₂、LaF₃、YF₃、ZnF₂、NaYF₄、NaYbF₄、LiYF₄、KYF₄、NaGdF₄或NaLuF₄；所述氧化物为：La₂O₃、Y₂O₃、Yb₂O₃、Gd₂O₃或Lu₂O₃；所述硫氧化物为Y₂O₂S、CaS₂或La₂S₃；所述卤化物为Cs₃Lu₂Br₉；发光中心材料为Ce³⁺、Pr³⁺、Nd³⁺、Sm³⁺、Eu³⁺、Tb³⁺、Dy³⁺、Ho³⁺、Er³⁺、Tm³⁺、Yb³⁺中的一种或者几种；发光中心的摩尔含量为0.01%~50%。

3.根据权利要求1或2所述的红外光激发荧光寿命可调的上转换纳米晶体材料，其特征在于所述的能量传递层包括基质和能量迁移中心两部分；其中，基质材料为：氟化物、氧化物、硫氧化物或卤化物；所述氟化物为：CaF₂、BaF₂、LaF₃、YF₃、ZnF₂、NaYF₄、NaYbF₄、LiYF₄、KYF₄、NaGdF₄或NaLuF₄；所述氧化物为：La₂O₃、Y₂O₃、Yb₂O₃、Gd₂O₃或Lu₂O₃；所述硫氧化物为Y₂O₂S、CaS₂或La₂S₃；所述卤化物为Cs₃Lu₂Br₉；能量迁移中心材料为Nd³⁺、Yb³⁺中的一种或者两种；能量迁移中心的摩尔含量为0.01%~50%。

4.根据权利要求3所述的红外光激发荧光寿命可调的上转换纳米晶体材料，其特征在于所述的能量吸收层包括能量吸收中心和能量迁移中心两部分；其中，能量吸收中心材料为Nd³⁺、Yb³⁺中的一种或者两种；能量吸收中心的摩尔含量为10%~90%；能量迁移中心材料为Nd³⁺、Yb³⁺中的一种或者两种；能量迁移中心的摩尔含量为0.01%~50%。

5.一种如权利要求1—4之一所述的红外光激发荧光寿命可调的上转换纳米晶体材料的合成方法，其特征在于具体步骤如下：

（1）壳层前驱体的制备：

a、稀土溶液前驱体的制备：在真空条件下将稀土盐溶解在高沸点的溶剂当中；其中，稀土盐选自：氯化物、硝酸盐、醋酸盐、氧化物、三氟乙酸盐、乙酰丙酮盐，包括的稀土元素为Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb或Lu；高沸点溶剂为：油酸、硬脂酸、癸酸、月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、十八烯、液体石蜡、橄榄油中的一种或者几种；溶解温度为20-150摄氏度；最终所得溶液的浓度为0.01mol/L到5mol/L；

b、三氟乙酸钠/钾/锂/钡溶液的制备：将三氟乙酸钠或三氟乙酸钾或三氟乙酸锂或三氟乙酸钡，溶解在高沸点溶剂中；高沸点溶剂为：油酸、硬脂酸、癸酸、月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、十八烯、液体石蜡、橄榄油中的一种或者几种；溶解温度为20-150摄氏度；最终所得溶液的浓度为0.01mol/L到5mol/L；

（2）上转换发光中心合成：稀土原料采用稀土氯化物、稀土三氟乙酸盐、稀土硝酸盐或者稀土醋酸盐；反应物还包括氟化铵、氟化钠、氟化锂、氟化钾、氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂中的一种或者几种；把反应物溶解在高温溶剂中，在200-320摄氏度、氮气气氛下反应，即得到分散性和均匀性较好的稀土纳米晶体；所述高温溶剂为油酸、油胺、三正辛基氧膦、十八烯或液体石蜡中的一种或几种；

（3）核、壳1核壳结构纳米晶体的合成：以上一步中制备的稀土纳米晶体为晶核，在高温条件下，根据壳层的组成需要，连续交替引入稀土溶液前驱体，引入方式为滴加，温度为150-340摄氏度；每次引入高沸点稀土溶液前驱体与三氟乙酸钠/钾/锂/钡溶液的体积比例为10:1到1:10；

（3）核、壳1、壳2核壳结构纳米晶体的合成：以上一步中制备的核壳1结构纳米晶体为晶核，在高温条件下，根据壳层的组成需要，连续交替引入壳层前驱体溶液，引入方式为滴加，温度为150-340摄氏度；每次引入高沸点稀土溶液前驱体与三氟乙酸钠/钾/锂/钡溶液的体积比例为10:1到1:10。