上转换纳米材料由于其能够将低能量的长波辐射转换为高能量的短波辐射而在多领域展现出潜力。NaYF4:Yb,Er@NaYF4:Yb,Nd@NaYF4 上转换纳米粒子作为一种复合材料,其复杂的结构可能赋予其不同的性能。
合成方法
采用热分解法制备 NaYF4:Yb,Er@NaYF4:Yb,Nd@NaYF4 上转换纳米粒子。首先将稀土硝酸盐溶解在油酸和十八烯的混合溶液中,在氮气保护下加热至特定温度(如 150 - 180°C)并搅拌均匀形成前驱体溶液。然后迅速注入 NaF 溶液,快速升温至较高反应温度(如 300 - 350°C)并保持一定时间(如 1 - 2 小时),反应结束后冷却至室温,通过多次洗涤、离心等后处理步骤得到目标纳米粒子。
发光特性
发光强度:在近红外光(如 980nm)激发下,该纳米粒子表现出较强的上转换发光。其中,Er 离子的绿光(如 520 - 560nm)和红光(如 650 - 680nm)发射峰较为明显。研究发现,随着 Nd 离子的掺杂,发光强度在一定范围内得到增强,这是由于 Nd 离子能够作为敏化剂,拓宽了吸收光谱范围并提高了能量传递效率。然而,当 Nd 离子掺杂浓度过高时,出现浓度猝灭现象,发光强度反而下降。
发光颜色:通过调整 Yb、Er、Nd 离子的掺杂比例,可以有效地调控纳米粒子的发光颜色。例如,增加 Er 离子的相对含量会使绿光发射相对增强,而改变 Nd 离子的掺杂量则会影响红光与绿光的相对强度比,从而实现从绿色到橙色甚至红色的发光颜色变化。
发光机制:基于稀土离子的能级结构和能量传递过程,提出了该纳米粒子的上转换发光机制。在 980nm 激发下,Yb 离子首先吸收光子跃迁到激发态,然后通过能量传递将能量传递给 Er 离子和 Nd 离子,Er 离子和 Nd 离子进一步通过多光子吸收和能量传递过程实现上转换发光,最终产生可见光发射。
探究 NaYF4:Yb,Er@NaYF4:Yb,Nd@NaYF4 上转换纳米粒子的晶体结构与发光特性。结果表明,其具有良好的六方相晶体结构,在近红外光激发下展现出发光性能,且发光特性可通过离子掺杂比例进行调控。有助于进一步拓展其在光电子学领域(如光存储、显示技术)以及生物领域(如生物成像)的应用。