[发明专利]一种红色上转换发光纳米材料及其制备方法

说明书

本发明属于发光材料技术领域，具体涉及一种红色上转换发光纳米材料及其制备方法。该上转换纳米材料的核层以NaErF₄为基质，以Er离子作为激活离子和敏化离子，以Tm离子作为能量俘获中心，同时以Yb离子作为辅助敏化离子提高对激发光的利用率。此外，在其外包覆一层NaYF₄钝化层，减弱其荧光猝灭效应，最终获得高强度红光发射。该上转换纳米材料制备工艺简单，设备成本低，容易操作，制备周期短，适合大批量生产。

技术领域

本发明属于发光材料技术领域，具体涉及一种红色上转换发光纳米材料及其制备方法。

背景技术

近些年，稀土掺杂上转换纳米材料由于在超分辨纳米显微镜、太阳能转换、生物成像等领域的潜在应用，已经引起广泛关注。上转换纳米材料可以通过反斯托克斯过程，连续吸收两个或两个以上低能量近红外激发光子，随后发射出高能量的可见或紫外光。然而，低下的发光效率大大限制了上转换纳米材料的实际应用。红光(600-700纳米)由于其长的波长，具有很深的生物组织穿透力，被誉为“可见光生物窗口”，在生物成像等领域具有重要应用价值。为了获得高纯度红光发射，通常会以高掺Er³⁺的形式，将Er³⁺同时作为激活离子和敏化离子；并以Tm³⁺作为能量俘获中心，提高其红光发射强度。然而，由于纳米颗粒的表面存在大量的荧光猝灭中心，很容易造成荧光猝灭效应。为了消除荧光猝灭，可以通过在纳米颗粒表面包覆一层钝化层，将材料设计成核壳结构的形式。然而，这种核壳结构的设计对荧光的增强很有限。因此，必须通过其他方法使荧光强度得到进一步的提高。

发明内容

为了克服现有技术的缺点和不足，本发明的首要目的在于提供一种红色上转换发光纳米材料。该上转换纳米材料在设计成核壳结构的同时，掺入Yb³⁺来提高纳米材料对激发光的利用率，使荧光强度得到进一步提高，最终获得高强度红色上转换发光，可解决现有上转换纳米材料发光较弱等问题。

本发明的另一目的在于提供上述红色上转换发光纳米材料的制备方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种红色上转换发光纳米材料，其化学表达式为NaErF₄:xTm,yYb@NaYF₄，即以NaErF₄:xTm,yYb为核层，在其外包覆一层NaYF₄钝化层；

所述的x＝Tm/(Tm+Er+Yb)摩尔浓度，

所述的y＝Yb/(Tm+Er+Yb)摩尔浓度。

优选的，所述的x取值为0.3～0.7％。

更优选的，所述的x取值为0.5％。

优选的，所述的y取值为20～30％。

更优选的，所述的y的取值为25％。

该上转换纳米材料的核层以NaErF₄为基质，以Er离子作为激活离子和敏化离子，以Tm离子作为能量俘获中心，同时以Yb离子作为辅助敏化离子提高对激发光的利用率。此外，在其外包覆一层NaYF₄钝化层，减弱其荧光猝灭效应，最终获得高强度红光发射。

优选的，NaYF₄钝化层的厚度为1.2～1.6nm。

更优选的，NaYF₄钝化层的厚度为1.42nm。

优选的，所述的上转换纳米材料的粒径为18～21nm。

更优选的，所述的上转换纳米材料的粒径为19.41nm。

本发明进一步提供上述红色上转换发光纳米材料的制备方法，包括以下步骤：