稀土氟化物納米材料的合成及性質研究.pdf

1、稀土元素具有豐富的能級和特殊的4f電子殼層結構，使稀土摻雜材料成為理想的光電功能材料，在信息技術、數(shù)據(jù)存儲、彩色顯示器、生物傳感及生物標記等方面顯示出巨大的應用前景。作為發(fā)光基質材料，氟化物具有聲子能量低、光學透明性好、化學穩(wěn)定性高、透光范圍寬、較低的聲子能量減少了無輻射馳豫現(xiàn)象的發(fā)生，有效的提高了稀土離子中間亞穩(wěn)態(tài)能級的光壽命和發(fā)光效率等優(yōu)點，是稀土離子的有效基質材料。故稀土摻雜氟化物納米材料的制備及性能的研究已成為目前的研究熱點之一

2、。本文主要研究內容如下:
　　(1)以聚丙烯酸(PAA)為絡合試劑及表面活性劑，采用水熱法制備出水溶性良好的α-(β-)NaYF4∶Yb3+，Er3+上轉換微納米發(fā)光材料，且通過酰胺化反應，使牛血清蛋白(BSA)與納米粒子表面的羧酸根鍵合。利用X-射線粉末衍射，掃描電子顯微鏡(FE-SEM)，透射電子顯微鏡(TEM)，IR光譜，UV光譜和PL等分析手段，對合成材料的結構和性能進行了研究。X-射線粉術衍射(XRD)結果表明，在PAA

3、輔助的水熱合成反應中，當溶液的pH值控制在4-5，反應溫度為160℃，反應時間為1-4h的條件下，能得到純α-NaYF4∶Yb3+，Er3+納米粒子，當反應時間為延長到5h以上時，得到的α和β混相的NaYF4∶Yb3+，Er3+產物;當調整溶液的pH值為8-9，反應溫度為160℃，反應時間為＞24h的條件下，可以得到純β-NaYF4∶Yb3+，Er3+微納米球;如果保持pH值為8-9，反應溫度為調整為200℃，反應時間為＞8h即可得到純

4、β-NaYF4∶Yb3+，Er3+微納米球。上述結果表明溶液的pH值、反應溫度和反應時間是制備不同晶相NaYF4∶Yb3+,Er3+上轉換微納米發(fā)光材料的關鍵因素。掃描電子顯微鏡(SEM)結果表明所合成的上轉換納米粒子的形貌為球形，α-NaYF4∶Yb3+，Er3+與β-NaYF4∶Yb3+，Er3+的粒徑分別為70 nm和700 nm，且700nm的β-NaYF4∶Yb3+，Er3+微球是由粒徑為30 nm左右的小粒子構成。α-(β-

5、) NaYF4∶Yb3+，Er3+-BSA樣品的紅外與紫外光譜的測試結果確認BSA已成功地通過酰胺鍵與所合成的納米粒子表面的羧基鍵結合在一起，且通過考馬斯亮藍法定量地測定了樣品中BSA的鍵合量。樣品的熒光光譜表明，β-NaYF4∶Yb3+，Er3+微球的熒光強度遠遠大于α-NaYF4∶Yb3+，Er3+納米粒子，光譜中無論是紅區(qū)發(fā)射還是綠區(qū)發(fā)射都是雙光子過程。
　　(2)以聚丙烯酸（PAA）為絡合試劑及表面活性劑，采用水熱法制備出

6、水溶性良好粒徑約為4nm的BaYF5∶Yb3+，Er3+上轉換納米發(fā)光材料，且通過酰胺化反應，使牛血清蛋白(BSA)與納米粒子表面的羧酸根鍵合。利用X-射線粉末衍射，透射電子顯微鏡(TEM)，IR光譜，UV光譜和PL等分析手段，對合成材料的結構和性能進行了表征。
　　(3)采用高溫熱分解法，在油酸和十八烯反應體系中，首次合成出復合氟化物BaSiF6∶Eu2+下轉換納米發(fā)光材料。在制備材料的熒光光譜中，觀察到了發(fā)射峰位置在358 n