稀土摻雜NaREF4上轉(zhuǎn)換納米粒子形貌控制及發(fā)光調(diào)控.pdf

1、三價鑭系離子（Yb3+和Er3+/Ho3+/Tm3+）摻雜的稀土氟化鈉（NaREF4）上轉(zhuǎn)換納米粒子（UCNPs）可以產(chǎn)生反斯托克位移的現(xiàn)象，它吸收兩個或者兩個以上低能量的光子，發(fā)射出一個高能量的光子。由于其納米級的尺寸和可調(diào)的發(fā)光性能，UCNPs在醫(yī)藥生物領(lǐng)域有很好的應(yīng)用。目前合成出的UCNPs多為異相生長得到的單晶，單晶UCNPs較小的比表面積和較低的發(fā)光效率限制了其在藥物生物等領(lǐng)域的應(yīng)用。本文設(shè)計合成了多層次多晶結(jié)構(gòu)的UCNPs，

2、并研究了光子晶體控制上轉(zhuǎn)換發(fā)光過程。
　　本研究采用核-殼熱分解法制備 UCNPs，分別得到了“海膽狀”和“茉莉花狀”多層次多晶聚集體結(jié)構(gòu)的UCNPs。研究發(fā)現(xiàn)核前驅(qū)體的用量，反應(yīng)時間和加熱速率等都會對核-殼 UCNPs的形貌和尺寸產(chǎn)生影響。UCNPs的尺寸可在15-100 nm之間調(diào)控，有球形，六邊盤狀，四面體和多層次結(jié)構(gòu)形貌。當(dāng)核粒徑大小為6 nm，核/殼物質(zhì)的量之比為0.25，加熱速率為10 oC/min時，就會得到多層次聚

3、集體“海膽狀”形貌的NaGdF4@NaGdF4:Yb3+,Tm3+UCNPs。選區(qū)電子衍射呈現(xiàn)出環(huán)狀圖形，證明其為多晶結(jié)構(gòu)。另外，本文將過渡金屬Cr3+離子摻雜進(jìn)入核內(nèi)，采用同樣的方法，得到了50 nm左右的NaGdF4:Cr3+@NaGdF4:Yb3+,Tm3+“花狀”多晶聚集體，這種新型形貌的UCNPs會隨著反應(yīng)時間的延長而分解成小粒子，再次聚集形成更大的“茉莉花”型多晶結(jié)構(gòu)（100 nm），并且每一個花瓣為一個單晶。制備得到的“海

4、膽狀”和“花狀”多層次多晶 UCNPs具有較大的比表面積，因此在藥物擔(dān)載和生物成像方面具有潛在的應(yīng)用價值。上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的發(fā)光效率較低一直是制約其應(yīng)用的瓶頸問題，將上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料與光子晶體復(fù)合來調(diào)控 UCNPs的發(fā)光并選擇性增強某個波長的發(fā)射。本文選擇高折射率材料CdS微球作為構(gòu)筑光子晶體的結(jié)構(gòu)單元，將其與親水化改性的UCNPs混合，一步法制備出了CdS/UCNPs復(fù)合光子晶體。該復(fù)合物可以選擇性增強NaYF4:Yb3+,Er3+紅色發(fā)

5、射峰的發(fā)光強度，使其顏色輸出由綠色變化為橘色，并且熒光壽命由292μs減少到了172μs，減小幅度高達(dá)41.1%。當(dāng)上轉(zhuǎn)換發(fā)射峰位置落在了光子禁帶的中心時，熒光壽命延長至370μs，增加幅度為26.7%。熒光壽命的變化符合費米黃金法則，真正實現(xiàn)了光子晶體選擇性增強發(fā)射峰的作用。采用相同的方法，制備出了低折射率聚苯乙烯微球/UCNPs復(fù)合光子晶體，幾乎沒有觀察到UCNPs熒光壽命的變化，也沒有觀察到上轉(zhuǎn)換發(fā)射峰選擇性增強的現(xiàn)象，說明了折射