一种通过Sc3+调节YF3纳米晶形貌、尺寸及发光性能的方法与流程

本发明属于稀土上转换功能纳米材料领域，其公开了一种通过Sc³⁺调节YF₃纳米晶形貌、尺寸及发光性能的方法。

背景技术：

作为一种新型的发光材料，上转换发光材料能够吸收两个或两个以上低能光子，然后发射出一个高能光子，将低能的长波光子转换为高能的短波光子，其中稀土氟化物纳米材料由于具有高的光稳定性、化学稳定性、低的等特性，声子能量以及可有效的将近红外光转变为可见光可避免传统的有机染料和量子点等下转换发光材料的许多缺点，并展示出一系列独特的优势：如窄带发射、大的反Stokes位移、长发光寿命、低生物毒性；另外还有近红外光作为其激发光源带来的许多优势，例如较深的组织穿透深度、对生物组织几乎无损伤、无生物背景荧光干扰信噪比高、可避免紫外光对生物组织的光损伤、激光器造价低、易于普及等，这些特征使稀土上转换发光材料在显示、光学存储、生物分析成像、光动力学治疗等许多方面展示出广阔的应用前景，吸引了众多研究人员的关注。

YF₃作为上转换稀土掺杂基质，具有化学稳定性好、声子能低、合成简单以及尺寸相对小等优点，因此人们广泛应用于光电器件、生物分子荧光标记、防伪和三围立体显示等领域中。三价稀土离子对环境有超敏效应，主要是由于三价稀土离子的局部对称性发生变化和环境改变导致的晶场效应所致。以较小半径的三价离子共掺的方法来改变稀土离子所处的微环境，来达到调校稀土离子上转换发光增强，的目的。由于钪的电子构型为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹4s¹，又是离子半径最小的稀土元素。因此选择Sc³⁺掺杂来研究上转换材料性能。

综上所述，通过简单高效的掺杂方法增强稀土YF₃上转换发光具有重要意义。

如2010年(Qingming Huang，Jianchang Yu，En Ma，et al.J.Phys.Chem.C 2010，114，4719-4724.)Huang课题组首次采用掺杂Sc³⁺的方法使上转换发光增强了3倍，但是纳米颗粒的形貌和尺寸基本没变。

技术实现要素：

本发明属于稀土上转换功能纳米材料领域，其公开了一种通过Sc³⁺调节YF₃纳米晶形貌、尺寸及发光性能的方法。该方法是在原合成条件下通过稀土离子Sc的掺杂，实现了可控性合成纳米晶体材料，并实现上转化发光的增强。

本发明提供Sc³⁺掺杂增强YF₃上转换发光强度的方法，技术方案如下：

步骤：通过在反应初在总稀土量(Y，Sc，18％Yb，2％Er，mmol)中加入不同量的Sc(0-25％)，制备出YF₃纳米颗粒。

本发明采用掺杂的方法提高YF₃：18％Yb/2％Er发光强度，与其它方法相比，其操作简单，控制变量少，化学稳定性好，可大规模制备，有较高的商业使用价值。

附图说明

图1为本发明实施例1-6所制备样品的X射线衍射谱图(衍射角，10度-80度)。

图2为本发明实施例1-6所制备样品的透射电镜图。

图3为本发明实施例1-6所制备样品的上转换荧光发射光谱图(980nm激发)。

图4为发明对比例1的X-ray粉末衍射图。

具体实施方式

实施例1：

将80％Y，18％Yb，2％Er加入到反应体系中，得到氟化钇纳米颗粒样品。

实施例2：

将75％Y，5％Sc，18％Yb，2％Er加入到反应体系中，得到氟化钇纳米颗粒样品。

实施例3：

将70％Y，10％Sc，18％Yb，2％Er加入到反应体系中，得到氟化钇纳米颗粒样品。

实施例4：

将65％Y，15％Sc，18％Yb，2％Er加入到反应体系中，得到氟化钇纳米颗粒样品。

实施例5：

将60％Y，20％Sc，18％Yb，2％Er加入到反应体系中，得到氟化钇纳米颗粒样品。

实施例6：

将55％Y，25％Sc，18％Yb，2％Er加入到反应体系中，得到氟化钇纳米颗粒样品。

对比例1：

将40％Y，40％Sc，18％Yb，2％Er加入到反应体系中，得到氟化钇纳米颗粒样品。

实施例1到6制备出YF₃纳米颗粒，对样品进行分析，得到如图1所示X-ray粉末衍射图，掺杂前后没有发生相变，依然是纯相的YF₃。如图2所示的透射电子显微镜照片，其形貌由菱形变成之字形，尺寸由15nm变到60nm。得到如图3所示的光谱图，看出随着掺杂量增多发光逐渐增强。图4为对比例1X-ray粉末衍射图，可以发现出现ScF₃杂相。

申请人申明，以上所述的实施例仅用于说明本发明的详细特征以及详细方法，即不意味着本发明必须依赖上述详细特征及详细方法才能实施。本领域技术人员对本发明作任何等效的变化、修饰、替代、组合、简化，所有的这些等价形式都包含在本发明的保护范围之内。