[发明专利]LiRE1F4:Yb;RE2;Cd@LiRE1F4上转换荧光纳米材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种具有协同效应的核壳结构LiRE¹F₄:Yb,RE²,Cd@LiRE¹F₄上转换荧光纳米材料及其制备方法。该材料的化学表达式为LiRE¹_0.78‑xF₄:20％Yb,2％RE²,xCd@LiRE¹F₄，其中RE¹为基质离子(Y³⁺、Gd³⁺或Lu³⁺)，RE²为激活离子(Er³⁺、Tm³⁺、Ho³⁺或Nd³⁺)，x的取值在0～78％之间。本发明通过将裸核包覆成核壳结构，实现“1+1>2”的协同效应，其荧光强度也得到了显著的提高。

技术领域

本发明属于上转换发光材料技术领域，具体涉及一种具有协同效应的核壳结构LiRE¹F₄:Yb,RE²,Cd@LiRE¹F₄上转换荧光纳米材料及其制备方法。

背景技术

稀土发光纳米材料的发光主要是基于稀土离子由高能级跃迁到低能级的辐射发光。而随着纳米材料的粒径逐渐减小，比表面积逐渐增大，表面效应增强，表面效应对发光纳米材料的发光影响显著。由于比表面积增大，使得处于纳米颗粒面的原子的配位数不足，颗粒表面产生大量的不饱和键、空位、缺陷等，形成发光的猝灭中心；表面效应增加，处于纳米颗粒表面附近的发光中心(掺杂离子)在猝灭中心的作用下，发生较多无辐射弛豫过程产生荧光猝灭，从而降低了纳米颗粒的发光强度和发光效率(Science，2010，327，1634-1638)。表面效应很大程度上降低了稀土发光纳米材料的发光性能，也限制了稀土发光纳米材料的应用前景。对纳米材料进行表面修饰，能够减少纳米材料表面缺陷和无辐射弛豫，提高其发光效率(Langmuir，2008，24，12123-12125)。

为了得到发光性能更好的纳米材料，对发光纳米材料表面进行进一步修饰显得尤为重要。目前，发光纳米材料的表面修饰主要是对纳米材料进行壳层包覆，该方法以一种纳米颗粒为核心，在表面包覆一层均匀的纳米壳层，在物理或化学作用下形成稳定的核壳结构纳米材料(Phys.Rev.B 1996，54， 17954-17961)。核壳结构纳米颗粒一般分为同质核壳结构和异质核壳结构，同质核壳结构是指核心基质和壳层基质相同，异质核壳结构是指核心基质和壳层基质不同。

异质核壳结构的壳层基质具有核心基质材料所不具有的优点，能够很好的保护核心，如二氧化硅壳层，不仅具有良好的透光性、生物相容性等特点，而且可以承受较高温度的热处理，对促进纳米材料的结晶度有很大帮助。然而，异质结构壳层由于壳层基质材料不同于核心基质材料，核壳之间存在着较大晶格失配，进一步导致核壳之间存在较多的晶格缺陷，这些缺陷成为新的发光猝灭中心影响着核心材料发光。