[发明专利]一种新型稀土上转换氟化物纳米材料的制备方法

说明书

一种新型稀土上转换氟化物纳米材料的制备方法。本发明涉及一种新型稀土上转换氟化物纳米材料。本发明的目的是为了解决以往稀土氟化物量子产率低，发光性能差等问题。设计与研制了一种多种稀土离子共掺杂的新型上转换氟化物发光材料，由于稀土离子掺杂的比例不同，晶相可有混和的相到六方相不等。同时由于上述条件的改变，材料的发光强度也随之改变。制备方法：将氢氧化钠溶解在少量水中后分别加入少量乙醇、油酸、氟化钠、一定摩尔百分比的稀土硝酸盐，搅拌均匀后转移到不锈钢高压釜中，在170℃下反应24h，冷却后用乙醇和蒸馏水洗涤，在60℃下干燥24h得到油溶性产品。取一定量油溶性产品溶解在蒸馏水中，搅拌的同时加入盐酸调节pH到4，充分搅拌后离心烘干收集产品。本发明可获得一种新型多种稀土共掺杂的上转换氟化物纳米发光材料的制备方法。

技术领域

本发明一种新型稀土上转换氟化物纳米材料。

背景技术

稀土元素是指元素周期表中 17 种特殊的金属元素，包括原子序数为 21的钪(Sc)、原子序数为 39的钇(Y)和原子序数为57至71的镧系元素。钪、钇和镧系元素有着相似的外层电子构型，因此化学性质也十分相似，并且在化学反应中有着明显的金属性质，以至于它们能够相继损失电子，形成各种离子状态，其中三价离子为最稳定状态，是稀土离子特征氧化态。这些稀土元素拥有着良好的荧光性能，被称为发光的宝库，无论它们是被用作发光材料的基质部分，还是激活剂部分，一般都统称为稀土发光材料。

按照发光机制可以将发光材料分为上转换和下转换发光材料。其中，上转换发光是一种光学的非线性过程，是指发光材料吸收多个低能的光子后辐射出一个高能的光子发光现象，与传统的斯托克斯发光现象相反，称为反斯托克斯（Anti-Stokes）发光，主要是在掺杂稀土元素的纳米粒子中。

稀土掺杂的上转换发光材料通常是由基质、激活剂、敏化剂和共激活剂等组成，在近红外光的激发下，虽然基质材料不能发光，但可以为激活剂提供合适的晶体场并且能够固定激活剂，并且能形成发光中心，使其产生相应的近红外光或可见光的发射。其中，NaLuF₄有更小的晶胞体积和独特的电子形态，有望成为更有希望的基质材料。目前，上转换发光可以有两种方法来实现，一种是直接利用荧光染料的双光子吸收（简称TPA），另一种是利用敏化的三线态-三线态湮灭实现上转换发光。

现在上转换发光材料可以被分为上转换有机发光材料和上转换无机发光材料。上转换无机发光材料的合成相对简便，而且化学稳定性和光稳定性都明显高于上转换有机发光材料，而且在近红外光源的激发下，也会带来很多的功能优势，比如说深的光穿透性、对生物组织无损伤等。目前，上转换无机发光材料主要是指掺杂无机稀土元素的上转换发光材料，主要有卤化物体系、硫化物体系、氧化物体系、氟化物体系等。

由于稀土氟化物体系的上转换发光材料粒子尺寸已经进入纳米量级而表现出特有的性质，同时因为上转换发光材料自身的独特光学性能和氟化物材料的优秀特性，使其具备了许多的优点，像长的发光寿命，低的生物毒性，高的光学和化学稳定性，窄带发射等，在很多方面都会有广阔的前景。

溶剂热法是纳米材料制备的一种常用方法，本文利用溶剂热法以氢氧化钠、油酸、乙醇、稀土硝酸盐、氟化钠为基本原料设计合成了一种新型稀土上转换氟化物纳米材料。通过大量的文献调研发现，以往基质的选择和掺杂离子的选择大都存在量子产率低，发光强度弱等问题。本发明的目的就是针对以上问题提出一种可能，合成了一种新型稀土上转换氟化物纳米材料。

发明内容

本发明的目的是为了解决发光材料量子产率低，发光性能差的问题。而提供一种新型稀土上转换氟化物纳米材料及制备方法。

一种新型稀土上转换氟化物纳米材料，同时掺杂了三种稀土离子Yb³⁺,Tm³⁺和Nd³⁺，同时研究了三者在不同比例下掺杂对发光性能的影响。