[发明专利]一种可调控Ho离子正交发光特性的纳米材料及其制备方法

说明书

本发明公开了可调控Ho离子正交发光特性的纳米材料，其特征在于，其是由Yb、Ho、Ce和Nd共掺杂形成的核壳结构上转换纳米颗粒UCNPs，其化学表达式为NaYF₄:Yb/Ho/Ce@NaYF4:Yb@NaNdF₄:Yb；该上转换纳米颗粒UCNPs由内向外包括：发光中心内核、包覆在该内核外表面的第一壳层结构、包覆在第一壳层结构外表面的第二壳层结构；该上转换纳米颗粒UCNPs在近红外光980nm激发下发出650波长主导的红光，在近红外光808nm激发下发出540波长主导的绿光。本发明还提供了该纳米材料的制备方法。本发明纳米材料结构独特、性能稳定，能够实现采用单一的纳米材料进行动态多色调节，在多色指纹检测、防伪、荧光检测等方面很有应用前景。

技术领域

本发明属于纳米材料制备与检测技术领域，具体涉及一种可调控Ho离子正交发光特性的纳米材料及其制备方法。

背景技术

几十年来，随着纳米科学技术的快速发展，镧系元素掺杂的上转换材料具有Stoke's位移大、荧光寿命长、发射光谱强、稳定性好、毒性小以及光漂白性低等优点，其中NaYF₄声子能量低，稳定性高，所以NaYF₄成为最有效的UCNP基质材料之一。Er³⁺，Tm³⁺和Ho³⁺离子是目前最常见的发光离子，因为它们具有发光寿命长的亚稳态激发态，且能级呈梯状排列，更容易发生能级间的转换。因此广泛应用于光动力疗法、生物成像，显示器，传感器，电子发光器件和生物医学等科学研究领域。

目前，已经出现了部分通过改变掺杂激活离子、调整粒子形貌等多种途径，实现紫外到可见光和近红外波段上转换发光可变调节的少量技术方案。然而，所有这些方法所制备的材料的确定性、稳定性较差，往往都需要经过大量的反复实验，才能找到制备不同的发光材料的材料配方和制备工艺。鉴于发光粒子纳米材料技术领域，在发光的丰富性和可调性方面仍然存在较大的限制，因此开发可调颜色的上转换材料仍然是一个上转换研宄领域的热点。

同时，由于纳米发光材料目前组分多、成本较高和制备工艺复杂，如果能够研发出可动态多色调节的单一组分的发光材料，并通过其具备的发光颜色调节性能，而实现多种检测、治疗或其他用途，降低材料成本、简化制备工艺，则是需要深入研究的方向，目前尚未发现可调控Ho离子正交发光特性的单一组分纳米材料。

发明内容

针对现有技术的上述不足，本发明的目的在于提供一种可调控Ho离子正交发光特性的纳米材料，通过独特的组分及核壳结构设计，由共掺杂Ce³⁺离子,在NaYF₄纳米晶体中实现Ho³⁺离子上转换发射从绿光向红光转变，因此在实现发光颜色调节方面的突破，采用单一的纳米材料进行动态多色调节，由此使该材料具备更多的性能、满足更多的需求。

本发明的目的还在于，提供该纳米材料的制备方法，通过独特的组分及工艺，制备获得稳定的核壳结构、可调控发光性能的纳米材料。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种可调控Ho离子正交发光特性的纳米材料，其特征在于，其是由Yb、Ho、Ce和Nd共掺杂形成的核壳结构上转换纳米颗粒UCNPs，其化学表达式为NaYF₄:Yb/Ho/Ce@NaYF4:Yb@NaNdF₄:Yb；该上转换纳米颗粒UCNPs由内向外包括：发光中心内核、包覆在该内核外表面的第一壳层结构、包覆在第一壳层结构外表面的第二壳层结构；该上转换纳米颗粒UCNPs在近红外光980nm激发下发出650波长主导的红光，在近红外光808nm激发下发出540波长主导的绿光。