稀土氟化物納米材料的合成及性質(zhì)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(jié)構(gòu)，使稀土摻雜材料成為理想的光電功能材料，在信息技術(shù)、數(shù)據(jù)存儲、彩色顯示器、生物傳感及生物標(biāo)記等方面顯示出巨大的應(yīng)用前景。作為發(fā)光基質(zhì)材料，氟化物具有聲子能量低、光學(xué)透明性好、化學(xué)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(diǎn)，是稀土離子的有效基質(zhì)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(diǎn)之一

2、。本文主要研究內(nèi)容如下:
　　(1)以聚丙烯酸(PAA)為絡(luò)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(zhuǎn)換微納米發(fā)光材料，且通過酰胺化反應(yīng)，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(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行了研究。X-射線粉術(shù)衍射(XRD)結(jié)果表明，在PAA

3、輔助的水熱合成反應(yīng)中，當(dāng)溶液的pH值控制在4-5，反應(yīng)溫度為160℃，反應(yīng)時(shí)間為1-4h的條件下，能得到純α-NaYF4∶Yb3+，Er3+納米粒子，當(dāng)反應(yīng)時(shí)間為延長到5h以上時(shí)，得到的α和β混相的NaYF4∶Yb3+，Er3+產(chǎn)物;當(dāng)調(diào)整溶液的pH值為8-9，反應(yīng)溫度為160℃，反應(yīng)時(shí)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(yīng)溫度為調(diào)整為200℃，反應(yīng)時(shí)間為＞8h即可得到純

4、β-NaYF4∶Yb3+，Er3+微納米球。上述結(jié)果表明溶液的pH值、反應(yīng)溫度和反應(yīng)時(shí)間是制備不同晶相NaYF4∶Yb3+,Er3+上轉(zhuǎn)換微納米發(fā)光材料的關(guān)鍵因素。掃描電子顯微鏡(SEM)結(jié)果表明所合成的上轉(zhuǎn)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(gòu)成。α-(β-

5、) NaYF4∶Yb3+，Er3+-BSA樣品的紅外與紫外光譜的測試結(jié)果確認(rèn)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(jié)合在一起，且通過考馬斯亮藍(lán)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(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(luò)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(zhuǎn)換納米發(fā)光材料，且通過酰胺化反應(yīng)，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(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行了表征。
　　(3)采用高溫?zé)岱纸夥?，在油酸和十八烯反?yīng)體系中，首次合成出復(fù)合氟化物BaSiF6∶Eu2+下轉(zhuǎn)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