[发明专利]一种LiErF4

说明书

一种LiErF₄基核壳结构上转换纳米发光材料及其制备方法，属于发光材料制备技术领域。以LiErF₄为核，在此基础上包覆LiYF₄、LiLuF₄、LiGdF₄惰性壳层。本发明采用热注射的方法对LiErF₄核材料进行包壳，分为三步进行：(1)先合成LiErF₄核原料，将ErCl₃·6H₂O与适量的LiOH和NH₄F混合，经升温反应，生成核原料；(2)三种壳层前驱物的制备，将相应的三氟醋酸盐与三氟醋酸锂混合，经升温反应，生成壳层前驱物；(3)将LiErF₄核进行加热，在高温的情况下分批次的注入合成的壳层前驱物，反应一段时间，最终形成核壳结构。通过本发明合成的核壳结构的上转换纳米粒子包覆的更加均匀，从而有效的提高了上转换发光的强度。

技术领域

本发明属于发光材料制备技术领域，具体涉及一种LiErF₄基核壳结构上转换纳米发光材料及其制备方法。

背景技术

镧系稀土掺杂的上转换纳米粒子由于其优异的物理化学性能，近年来引起了广泛的关注。根据目前的研究显示，其在太阳能源利用、发光显示、荧光保密编码等诸多领域具有巨大的潜力；尤其是由于镧系稀土掺杂的上转换纳米粒子有着可位于生物光谱窗口区(650nm～1300nm)的近红外波长激发，并将激发光上转换为紫外、可见到近红外高能光发射的特点(这个波段的光具有组织穿透深，不激发生物自荧光的特性)。因此，其在生物医学研究领域展现出巨大的应用潜力。另外，此类上转换纳米粒子具有表面可修饰性和可装载性，因此通过表面生物相容性修饰，可将纳米粒子的生物毒性降至最低。此外，纳米粒子的表面可装载性，使其很容易实现在生物医学研究领域的诸多应用：多模态成像、生物示踪和成像、诊断和治疗的靶向性和可控性以及诊疗可视化等多功能性。然而，上转换纳米材料的应用和发展也遇到了发光效率低等问题的严重制约。针对这一问题，研究人员提出了核壳结构的上转换纳米材料，有效提高上转换发光效率。

由于小尺寸的稀土掺杂纳米材料具有很大的比表面积，因此暴露在核纳米颗粒表面的有很多稀土掺杂活性离子，这些活性离子通过上转换进行发光时，会直接受到纳米粒子的表面缺陷、高声子能量机制的影响，猝灭其发光，通过外延生长壳层的方式可以有效地解决这一问题，壳层对于核纳米材料具有保护作用，切断了核材料的活性粒子向表面的能量迁移，迫使其进行上转换发光。LiErF₄@LiYF₄、LiErF₄@LiLuF₄、LiErF₄@LiGdF₄三种核壳结构可以有效的抑制发光中心Er³⁺在发光区域的浓度猝灭效应，使得发光中心Er³⁺的浓度可以达到100％，这种结构具有高的发光效率，且可以实现多谱带激发(808nm、980nm、1530nm)。

要想实现高效的上转换发光，合成的纳米粒子尺寸均一、形貌良好是十分必要的，目前的包壳方法较难实现，利用本发明中所提及的这种热注射的方法进行包壳实验，可以达到要求。此方法是在传统的壳前驱物注入方法的基础上，利用高温热分解法制备的尺寸较小的纳米粒子代替通常的金属盐、高沸点的溶剂等壳前驱物，将其注入到高温反应体系中后，这些小的纳米粒子快速溶解并沉积在核纳米粒子上进行生长，从而形成核壳结构纳米粒子。

发明内容

本发明的目的是提供一种LiErF₄基核壳结构上转换纳米发光材料及其制备方法，从而实现在锂体系下上转换纳米材料的高效发光和多波长激发、单波长发射的优异性能，并且解决了核壳结构尺寸不均匀的问题。具体合成了LiErF₄@LiYF₄、LiErF₄@LiLuF₄、LiErF₄@LiGdF₄三种核壳结构的纳米材料，这类材料在发光显示、生物成像等领域具有巨大的应用价值。