nagdf4:yb/er上转换纳米粒子的可控制备及荧光性能的研究-Nienna(和球写的广播剧本很有相通之处...)
李耀 焦吉庆 刘丽华 魏伟 吕柏泽 刘毅 唐建国
摘 要：以油酸为配体，十八烯为溶剂，采用共沉淀法制备了NaGdF4：Yb/Er上转换纳米粒子。通过透射电镜和荧光光谱对所制备的纳米粒子进行形貌和上转换发光性能的研究。发现通过改变反应温度可以控制纳米粒子的尺寸和形貌，并研究了温度对尺寸和荧光强度的影响。结果表明：通过改变温度纳米粒子的尺寸可以控制在4到13 nm，并且分散均匀；温度越高，纳米粒子的尺寸越大，上转换发光强度越高。
关键词：NaGdF4：Yb/Er；共沉淀法；上转换发光
DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.11.205
1 前言
镧系元素掺杂纳米晶体是一类新型的纳米材料，可用于细胞、组织及生物体，代替有机染料和半导体量子点作为发光探针。[1]这些纳米材料具有优异的化学光学性能，包括：低的细胞毒性、大的反斯托克斯位移、尖锐的发射带及高抗光漂白和光化学降解。[2]这些独特的特性使稀土掺杂纳米晶体在能源，安全和医疗领域具有特殊的用途。
Gd元素优越的磁性能及最低激发能级位于紫外光谱区，远高于其他离子的最低激发能级有利于其他离子吸收能量。[3]所以本文选用NaGdF4作为基质，采用共沉淀法合成NaGdF4：Yb/Er上转换纳米粒子，通过改变反应温度，探究NaGdF4：Yb/Er上转换纳米粒子的尺寸和上转换发光强度。
2 实验部分
2.1 仪器与试剂
JEM-1200EX型透射电子显微镜（TEM）（日本JEOL公司），RF-5301PC型荧光分光光度计（日本岛津有限公司），GdCl3·6H2O、YbCl3·6H2O、ErCl3·6H2O，油酸，十八烯，甲醇，环己烷。
2.2 制备方法
GdCl3·6H2O、YbCl3·6H2O、ErCl3·6H2O按照（Gd：Yb：Er=
78：20：2）化学计量比称取，加入含有2 mL的甲醇的三口烧瓶中。分别量取8 mL油酸，12 mL十八烯加入三口烧瓶中，搅拌30 min。将上述混合液加热到150 ℃，保温30 min后冷却到50 ℃。将0.1042 g NaOH溶在2 mL甲醇中，0.1482 g NH4F 溶解在7 mL甲醇中，将两者混合后，搅拌10 s后，加入上述混合液，50 ℃保温30 min。在氮气的保护下，升温到300 ℃，反应1.5 h。洗涤溶在环己烷中保存。
3 结果与讨论
圖1为在不同温度下制备的NaGdF4：Yb/Er上转换纳米粒子透射电镜图。从图中可以看出，所制备的上转换纳米粒子尺寸均一，没有任何团聚，均匀分散。随着温度的升高，纳米粒子的尺寸逐渐变大，尺寸从4 nm变为13 nm。
图2为不同温度下制备的NaGdF4：Yb/Er上转换纳米粒子在980 nm激光下的上转换荧光光谱图。从图中可以看出，其上转换的主要发生峰在532 nm，542 nm和652 nm，其分别对应Er3+离子的2H11/2 → 4I15/2，4S3/2 → 4I15/2和4F9/2 → 4I15/2能级跃迁。而且，可以看出上转换发光强度随着温度的升高逐渐增强，增强的幅度也逐渐提高。
4 结论
采用共沉淀法成功制备了NaGdF4：Yb/Er纳米粒子，通过改变反应温度发现，随着温度的升高，纳米粒子的尺寸越来越到，尺寸在4到13 nm。而且，随着温度的升高，上转换发光强度也逐渐升高。
参考文献：
[1]Han S，Samanta A，Xie X，et al. Gold and Hairpin DNA Functionalization of Upconversion Nanocrystals for Imaging and In Vivo Drug Delivery[J].Advanced Materials，2017.
[2]Ren G，Zeng S，Hao J.Tunable Multicolor Upconversion Emissions and Paramagnetic Property of Monodispersed Bifunctional Lanthanide-Doped NaGdF4 Nanorods[J].Journal of Physical Chemistry C，2011，115（41）：20141-20147.
[3]Wang F，Han Y，Lim C S，et al.Simultaneous phase and size control of upconversion nanocrystals through lanthanide doping[J]. nature，2010，463（7284）：1061-1065.
作者简介：李耀（1990-），男，硕士生，研究方向：有机-无机光电杂化复合材料。
