[发明专利]一种钬基上转换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，具体涉及一种具有红光发射的小尺寸钬基上转换纳米材料及其制备方法。该上转换纳米材料以NaHoFsubgt;4/subgt;为核层，并在其外依次包覆NaYFsubgt;4/subgt;:Tb壳层、NaGdFsubgt;4/subgt;:Yb,Tm壳层和NaYFsubgt;4/subgt;钝化层，依次利用Gdsupgt;3+/supgt;:supgt;6/supgt;Psubgt;7/2/subgt;能级对Tbsupgt;3+/supgt;:supgt;5/supgt;Dsubgt;4/subgt;能级的界面能量传递、Tbsupgt;3+/supgt;:supgt;5/supgt;Dsubgt;4/subgt;能级之间的能量迁移以及Tbsupgt;3+/supgt;:supgt;5/supgt;Dsubgt;4/subgt;能级对Hosupgt;3+/supgt;:supgt;5/supgt;Ssubgt;2/subgt;/supgt;5/supgt;Fsubgt;4/subgt;能级的界面能量传递，将激发能量从第二壳层传递到核层，并引起Hosupgt;3+/supgt;离子之间的交叉弛豫效应(supgt;5/supgt;Ssubgt;2/subgt;/supgt;5/supgt;Fsubgt;4/subgt;+supgt;5/supgt;Isubgt;7/subgt;→supgt;5/supgt;Fsubgt;5/subgt;+supgt;5/supgt;Isubgt;6/subgt;)，最终获得Hosupgt;3+/supgt;基的红色上转换发光。该上转换纳米材料制备工艺简单且周期短，设备成本低，操作简单，适合大批量生产。

技术领域

本发明属于发光材料技术领域，具体涉及一种具有红光发射的小尺寸钬基上转换纳米材料及其制备方法。

背景技术

通过多光子吸收，上转换纳米材料可以将低能量的激发光转化为高能量的发射光。相对于下转换荧光材料，上转换纳米材料具有低毒性、大斯托克斯位移和尖发射峰等优点，在信息安全、太阳能电池、生物医学成像、超分辨纳米显微镜等领域具有应用价值。相对于蓝光和绿光，红光由于较长的波长(600-700nm)而具有深的生物组织穿透性，被誉为“可见光光学窗口”。除了铒离子和铥离子，钬离子被认为是另一种重要的上转换激活离子。钬基上转换纳米材料在CT、核磁共振成像等领域具有突出表现。然而，高浓度的钬离子掺杂很容易引起荧光猝灭。此外，现有的钬基核-多壳结构纳米材料尺寸一般大于45nm,而为了使纳米材料能够更好地应用于生物领域，急需研发出具有小尺寸的纳米材料。因此，如何开发出一种具有红光发射的小尺寸钬基上转换纳米材料，是当前发光材料技术领域的一大难题。

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钬基上转换纳米材料，其为平均尺寸10.41nm的红光发射材料，属于NaHoF₄@NaYF₄:xTb@NaGdF₄:yYb,zTm@NaYF₄核-多壳结构，该结构设计依次利用Gd³⁺对Tb³⁺的界面能量传递、Tb³⁺的能量迁移以及Tb³⁺对Ho³⁺的界面能量传递，最终获得Ho³⁺基的红色上转换发光。

本发明的另一目的在于提供上述钬基上转换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：

一种钬基上转换纳米材料，其化学表达式为NaHoF₄@NaYF₄:xTb@NaGdF₄:yYb,zTm@NaYF₄，即以NaHoF₄为核层，在其外依次包覆NaYF₄:xTb壳层、NaGdF₄:yYb,zTm壳层和NaYF₄钝化层；