[发明专利]上转换微米颗粒及其制备方法、荧光寿命调控方法

说明书

本发明属于无机纳米材料技术领域，涉及一种上转换微米颗粒及其制备方法、荧光寿命调控方法。该微米颗粒的化学式为NaLuF₈:Yb³⁺/A³⁺(A³⁺为Er³⁺,Tm³⁺,Ho³⁺中的一种)，形貌为六棱柱状，尺寸分布均匀。其制备方法为：将一定比例的稀土醋酸盐水溶液加入到柠檬酸三钠水溶液中搅拌一定时间；将氟化铵的水溶液加入到上述溶液中搅拌一定时间后将混合溶液转移至反应釜中进行水热反应；反应结束后冷却至室温，洗涤离心得到目标产物。该微米颗粒的荧光寿命可通过改变泵浦激光的峰值功率密度进行调控，在荧光防伪领域具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于上转换材料技术领域，具体涉及一种上转换微米颗粒及其制备方法、荧光寿命调控方法。

背景技术

稀土离子掺杂上转换发光材料具备独特的光学优势，其发光具有发射谱纯度高、带宽窄、荧光寿命长、受基质环境和温度影响小等特点。基于这些光学性质而开发的上转换材料在荧光防伪、光学编码、显示、三维成像等领域具有广阔的应用前景。通过对上转换的荧光光谱或者荧光寿命进行调控可以获得适合于具体应用的上转换材料。

近年来国内外学者开展了多项上转换调控方面的研究。例如，2013年，金大勇等人提出通过控制Yb³⁺离子与Tm³⁺离子的掺杂浓度从而调控蓝光发射峰寿命的方法，实现了荧光寿命从25.6μs到662.4μs的调控，并证实了基于寿命调控的荧光防伪(Tunable lifetimemultiplexing using luminescent nanocrystals[J].Nature Photonics,2014,8(1):32)。2014年，刘晓刚等人报道了一种在单个NaYF₄微米棒种子晶体两端面外延生长复合结构纳米颗粒的方法，通过在种子和端面部分分别掺杂Er³⁺离子或者Tm³⁺离子，可以获得种子和端面晶体不同发光的特殊微米棒(Multicolor barcoding in a single upconversioncrystal[J].Journal of the American Chemical Society,2014,136(13):4893)。2016年张凡等人设计了一种多层核壳结构稀土掺杂纳米颗粒，利用NaGdF₄:Yb/Tm中间层对980nm泵浦光的过滤效应，实现了在808nm或980nm激发光下的不同颜色的发光(Filtrationshell mediated power density independent orthogonal excitations-emissionsupconversion luminescence[J].Angewandte Chemie International Edition,2016,55:2464-2469.)。

尽管如此，我们发现绝大多数的固定成份的上转换材料的荧光光谱或者荧光寿命是固定的，尚未有对固定材料的荧光寿命进行调控的研究，也没有公布与其相关的专利。本发明提出的一种荧光寿命可调的上转换微米颗粒，是针对一种固定成份的NaLuF₄:Yb/Er微米棒，通过改变激发光的功率，改变它的荧光寿命。这种具有可调寿命的上转换纳米颗粒可以成为一种新型的荧光防伪材料。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种上转换微米颗粒及其制备方法、荧光寿命调控方法。

本发明的第一个目的是提供一种上转换微米颗粒的制备方法，NaLuF₄:Yb³⁺/A³⁺上转换微米晶体合成步骤如下：

(1)将醋酸镥、醋酸镱及激活剂离子的醋酸盐水溶液加入到柠檬酸三钠的水溶液中搅拌至均匀；

(2)将氟化铵的水溶液加入到上述溶液中搅拌至均匀；