[发明专利]一种增强镱/钬/铈共掺杂氟镥化钠纳米晶体中红色荧光发射的方法

说明书

本发明公开了一种增强镱/钬/铈共掺杂氟镥化钠纳米晶体中红色荧光发射的方法，该方法是在镱/钬/铈共掺杂六方相氟镥化钠纳米晶体表面包覆一层镱掺杂氟镥化钠同质壳，构建的镱掺杂氟镥化钠同质壳也可有效地降低镱/钬/铈共掺杂氟镥化钠核表面缺陷所引起的无辐射跃迁几率，同时通过调控同质壳中镱离子的掺杂浓度，改变壳中镱离子与核中钬离子之间的能量传递效率，从而实现钬离子的红色荧光增强，其增强倍数最高可达到5.6倍。本发明方法得到的增强红色荧光纳米晶体易溶于水，稳定性及分散性都相对较好，可被广泛应用于红色荧光粉、防伪技术，尤其是生物成像及生物标记，可有效降低生物组织对其的吸收，提高检测的灵敏度。

技术领域

本发明属于稀土掺杂的上转换氟化物材料技术领域，具体涉及一种增强NaLuF₄:20％Yb³⁺/2％Ho³⁺/12％Ce³⁺纳米晶体中红色荧光发射的方法。

背景技术

稀土掺杂的上转换氟化物材料因具有较低的声子能量、可有效降低无辐射跃迁几率、提高发光效率，已被广泛应用于荧光粉、多色显示、光学储存、激光器、太阳能电池和生物医学等领域中。稀土离子独特电子层结构赋予了其丰富能级结构其跃迁通道，从而可产生任意不同波段的荧光发射，因此，调控稀土离子的荧光发射已经成为了研究者们广泛关注的焦点，尤其是获取单带荧光发射。其中红色荧光更是备受关注，可被广泛应用于生物医学成像及生物探针等领域，被视为生物组织的“光学窗口”。因此，在掺杂稀土离子的氟化物纳米晶体中获得高强、高纯度的红光上转换发射已经成为一种新的挑战。目前已经报道了多种实现红色荧光发射的途径，例如，在铒/镱共掺杂氟钇化钠纳米晶体中共掺杂锰离子和铅离子等金属离子，实现了铒离子很强单带红光上转换发射，但结果发现随着锰离子和铅离子掺杂浓度的增加，氟钇化钠纳米晶体的晶相、尺寸、形貌均在发生改变，这也正是非稀土离子掺杂所引起不同之处。张小组通过共掺铈离子在立方相氟钇化钠(NaYF₄)纳米晶体中，实现了钬离子上转换发射从绿光向红光转变(Guanying Chen,Haichun Liu,GabrielSomesfalean,Huijuan Liang and Zhiguo Zhang，Upconversion emission tuning fromgreen to red in Yb³⁺/Ho³⁺-codoped NaYF₄nanocrystals by tridoping with Ce³⁺ions，Nanotechnology，2009，20：385704)。随后发明人所在的研究小组在Ce³⁺/Yb³⁺/Ho³⁺共掺杂的六方相NaY(Gd_0.4)F₄和立方相的NaLuF₄晶体中也观测到相似的结果(Wei Gao,HairongZheng,Qingyan Han,Enjie He,Fangqi Gao,Ruibo Wang.Enhanced red upconversionluminescence by codoping Ce³⁺in β-NaY(Gd_0.4)F₄:Yb³⁺/Ho³⁺nanocrystals,Journal ofMaterials Chemistry C,2014,2(27):5327-5334；Wei Gao,Jun Dong,Jihong Liu,XuewenYan,Enhancement of red upconversion emission of cubic phase NaLuF₄:Yb³⁺/Ho³⁺/Ce³⁺nanocrystals,Materials Research Bulletin.2016，80：256-262.)。但是发明人经多次实验发现：引入铈离子之后，尽管实现了红色荧光发射，但钬离子与铈离子之间的能量传递导致了红光发射强度明显减弱，不利于该类材料的实际应用。因此进一步增强其红色荧光的发射变得尤为重要。