红光和绿光强度可调的花状β-NaYF4:Yb

红光和绿光强度可调的花状
β-nayf4:yb
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六棱柱微米晶体发光材料
技术领域
1.本发明属于发光材料技术领域，具体涉及一种红光和绿光强度可调的花状β-nayf4:yb
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六棱柱微米晶体发光材料。


背景技术：

2.稀土离子掺杂上转换发光材料具有荧光寿命长、发射谱线锐利、信噪比高、反斯托克斯位移大、光稳定性好及毒性低等诸多优点，在新型光源、防伪、生物成像、光学编码、固体激光器和传感等领域具有重要的应用前景。三价稀土离子由于特殊的能级结构和覆盖整个光谱区域的能级分布，稀土离子荧光发射的调控成为众多研究领域科研人员高度关注的焦点。
3.随着纳米技术的迅速发展，研究人员已经成功制备形貌可控、尺寸均一的稀土掺杂上转换微纳发光材料，其主要的合成方法有热分解法、固相法、共沉淀法和水热法等。相对于前三种方法，水热合成法不仅操作简单且条件温和，而且该方法所获得的样品具有纯度高、结晶度高、分散性好及形貌结构可调控性好等优点。例如：王小组通过采用水热合成法在edta辅助调控下制备出了六方相四氟钇钠微米棒晶体(bing chen,tianying sun,xvsheng qiao,xianping fan,and feng wang,advanced optical materials,2015,3,1577-1581)、刘课题组采用水热法合成了具有core-shell核壳结构的氟化物微米晶体(yuhai zhang,ling huang,*and xiaogang liu,angewandte chemie international edition,2016,55,1-6)。尽管这些采用水热法获得的稀土离子掺杂上转换氟化物微米晶体具有较好的荧光特性，但其在荧光光谱调控方面，尤其是被视为生物组织的“光学窗口
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红光调控，仍然是一个亟待解决的重要问题，这严重限制了稀土掺杂上转换氟化物微米晶体在生命科学领域的探索与应用。因此，进一步探寻合适结构的稀土掺杂上转换氟化物微米晶体是有效实现红色荧光光谱调控的首要挑战之一。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种红光和绿光强度可调的花状β-nayf4:yb
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六棱柱微米晶体发光材料。
5.针对上述目的，本发明采用的发光材料由下述方法制备而成：向0.02mol/l柠檬酸钠水溶液中依次加入0.2mol/l y(no3)3水溶液、0.2mol/l yb(no3)3水溶液和0.2mol/l er(no3)3水溶液，室温搅拌20～40分钟，然后滴加1mol/l的氟化钠水溶液，用氨水调节反应液的ph值为9～11，继续搅拌30～50分钟，所得混合液全部倒入到高压反应釜中的聚四氟乙烯内衬内，在190～210℃下水热反应18～24小时，待反应釜冷却后，将反应产物洗涤离心，烘干，得到花状β-nayf4:yb
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六棱柱微米晶体发光材料，其中er(no3)3、yb(no3)3、y(no3)3、柠檬酸钠、氟化钠的摩尔比为1:9～11:38～40:69～71:1450～1550。
6.上述的制备方法中，优选：向0.02mol/l柠檬酸钠水溶液中依次加入0.2mol/l y
(no3)3水溶液、0.2mol/l yb(no3)3水溶液和0.2mol/l er(no3)3水溶液，室温搅拌30分钟，然后滴加1mol/l的氟化钠水溶液，用氨水调节反应液的ph值为10，继续搅拌40分钟，所得混合液全部倒入到高压反应釜中的聚四氟乙烯内衬内，在200℃下水热反应24小时，待反应釜冷却后，将反应产物洗涤离心，烘干，得到花状β-nayf4:yb
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六棱柱微米晶体发光材料。
7.上述制备方法中，进一步优选er(no3)3、yb(no3)3、y(no3)3、柠檬酸钠、氟化钠的摩尔比为1:10:39:70:1500。
8.本发明的有益效果如下：
9.1.本发明采用水热合成方法制备得到花状β-nayf4:yb
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六棱柱微米晶体发光材料，其形貌独特，结晶度好、分散性好，尺寸均匀可控，易溶于水且无需改性。该方法实施过程简单、温和、可控。该发光材料在防伪、生物成像和传感等领域具有重要的应用前景。
10.2.本发明方法得到的花状β-nayf4:yb
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六棱柱微米晶体发光材料，仅通过调控激发功率的强度，就可以实现单个花状β-nayf4:yb
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六棱柱微米晶体的红光和绿光强度的调控，这为荧光光谱调控研究提供了重要支撑，尤其在被视为生物组织的“光学窗口
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红光调控方面。
附图说明
11.图1是实施例1制备的花状β-nayf4:yb
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六棱柱微米晶体的sem图。
12.图2是实施例1制备的花状β-nayf4:yb
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六棱柱微米晶体的xrd图。
13.图3是980nm激光激发实施例1制备的单个花状β-nayf4:yb
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六棱柱微米晶体颗粒的荧光发射照片。
14.图4是980nm激光激发实施例1制备的单个花状β-nayf4:yb
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六棱柱微米晶体颗粒的发射光谱图。
15.图5是980nm激光激发实施例1制备的单个花状β-nayf4:yb
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六棱柱微米晶体颗粒的红光与绿光发光强度之比。
具体实施方式
16.下面结合附图和实施例对本发明进一步详细说明，但本发明的保护范围不仅限于这些实施例。
17.实施例1
18.将1.17ml 0.2mol/l y(no3)3水溶液、0.3ml 0.2mol/l yb(no3)3水溶液和0.03ml 0.2mol/ler(no3)3水溶液加入到盛有21ml0.02mol/l柠檬酸钠水溶液的烧杯中，充分搅拌30min。再向该混合溶液中加入9ml 1mol/l氟化钠水溶液，用氨水调节反应液的ph＝10，继续搅拌40min，将所有反应液倒入到40ml聚四氟乙烯内衬的高压反应釜内，挣紧高压反应釜釜盖，放入到200℃电热鼓风干燥箱内反应24h。待高压反应釜冷却后，将反应产物用去离子水和无水乙醇交替离心洗涤，在60℃下烘干，即得到花状β-nayf4:yb
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六棱柱微米晶体。
19.采用x射线衍射仪及扫描电子显微镜对所制备的花状β-nayf4:yb
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六棱柱微米晶体的形貌和结构进行表征分析，结果见图1和图2。由图1可见，所制备的β-nayf4:yb
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六棱柱微米颗粒形貌似刚盛开的百合花，且微米晶体的结构和尺寸均匀，分散性较好。
由图2可见，该花状β-nayf4:yb
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六棱柱微米晶体为六方相的氟化物微米晶体。
20.采用共聚焦显微光谱测试系统对所制备的花状β-nayf4:yb
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六棱柱微米晶体的发光特性进行研究，所用的激发光源为980nm半导体固体激光器。具体方法如下：在所有激发条件都相同的情况下，借助显微镜找到分散在载玻片上的单个花状β-nayf4:yb
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六棱柱微米晶体颗粒，将用980nm光斑移动到直立的单个微米晶体颗粒中心。通过改变激发光的功率，获得了室温下荧光发射的照片图3，其对应的荧光发射光谱见图4及红光和绿光积分强度比(r/g ratio)见图5。从图3中可以看出，随着激发光功率的增加，单个β-nayf4:yb
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六棱柱微米晶体颗粒的发光亮度逐渐增强，且晶体颗粒周围的绿光逐渐变成黄光。从图4和图5可以看出，随着激发功率的增加，红光增加的幅度大于绿光增加的幅度，且红绿比逐渐增加。