[发明专利]一种高色纯度红光上转换纳米颗粒材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高色纯度红光上转换纳米颗粒材料及其制备方法，属于发光材料技术领域。本发明高色纯度红光上转换纳米颗粒材料，化学式为LiErF₄:Tm³⁺@LiYF₄，LiErF₄:Tm³⁺@LiYF₄为以LiErF₄:Tm³⁺为核，LiYF₄为壳的核壳结构，LiErF₄:Tm³⁺纳米颗粒中Tm³⁺的掺杂摩尔量为Er³⁺和Tm³⁺的总摩尔量的0.5～20％。本发明通过在红光上转换纳米颗粒中掺杂Tm³⁺以减少纳米颗粒内部能量迁移的损失，通过调节Tm³⁺的掺杂含量以调整红光上转换强度，并且通过在LiErF₄:Tm³⁺纳米颗粒表面合成惰性壳层LiYF₄形成核壳结构以减少表面缺陷，实现上转换纳米颗粒高色纯度红光发射目的。

技术领域

本发明涉及一种高色纯度红光上转换纳米颗粒材料及其制备方法，属于发光材料技术领域。

背景技术

上转换纳米材料是一类能够将不可见的近红外光转变为可见光的材料，其发光具有谱线尖锐、抗光漂白、多色可调等优点，其在全色显示、生物标记、高级防伪技术以及编码学领域具有广泛的应用前景。特别是具有红光或近红外发光的纳米材料，更是受到了科研工作者的关注。红色荧光材料具有抗生物背景荧光干扰、对细胞伤害小、穿透能力强等优点，在生物荧光成像中有极大的应用需求。然而交叉弛豫和能量迁移的存在使上转换纳米材料的荧光效率降低。

目前，高功率激发可有效抑制上转换纳米材料中由交叉弛豫引起的发光猝灭。包覆惰性层可减少表面缺陷，减少能量迁移的损失。但上述方法不能抑制能量从激活剂迁移到内部晶格猝灭点引起的发光猝灭。

发明内容

本发明提供一种高色纯度红光上转换纳米颗粒材料及其制备方法，通过Tm³⁺掺杂LiErF₄纳米颗粒，引入Tm³⁺作为能量捕获中心，减少LiErF₄纳米晶中能量迁移的损失，调整Er³⁺的4f/5d轨道的晶格结构，通过在LiErF₄:Tm³⁺表面合成惰性壳层LiYF₄形成核壳结构使LiErF₄纳米晶表面的缺陷得到有效的钝化，发光进一步增强。上转换纳米晶LiErF₄:Tm³⁺@LiYF₄的红色发射(λ_em＝654nm)归因于Er³⁺离子的⁴F_9/2→⁴I_15/2跃迁，而上转换纳米颗粒的光谱图表明LiErF₄:Tm³⁺@LiYF₄中Tm³⁺掺杂的含量影响纳米材料的发光强度。

一种高色纯度红光上转换纳米颗粒材料，化学式为LiErF₄:Tm³⁺@LiYF₄，LiErF₄:Tm³⁺@LiYF₄为以LiErF₄:Tm³⁺为核，LiYF₄为壳的核壳结构，LiErF₄:Tm³⁺纳米颗粒中Tm³⁺的掺杂摩尔量为Er³⁺和Tm³⁺的总摩尔量的0.5～20％。

高色纯度红光上转换纳米颗粒材料的制备方法，具体步骤如下：