沉淀法制备新颖结构的NaYF4：Yb：D r上转换发光材料

杨萍，王凤武，魏亦军，王宁伟

（淮南师范学院 化学与化工系，安徽 淮南 232001）

沉淀法制备新颖结构的NaYF4：Yb：D r上转换发光材料

杨萍，王凤武，魏亦军，王宁伟

（淮南师范学院 化学与化工系，安徽 淮南 232001）

以EDTA为螯合剂，采用络合共沉淀法在NaF中共掺杂Yb、Ho制备了NaYF4：Yb：Ho上转换发光材料。对合成的粉体分别进行X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）及荧光分析表征，结果表明合成了一种棒状且负载有纳米颗粒的新颖结构的上转换发光材料。

上转换发光；络合沉淀法；新颖

上转换发光材料可以将低能量转换成高能量，在固体激光、低强度红外成像、近红外半导体计数设备、生物探针等方面有着广泛的应用[1-4]。在众多上转换发光材料中，NaYF4是最有效的上转换基质之一。目前制备上转换纳米发光材料的主要方法有高温固相法[5]，溶胶凝胶法[6]，水热合成法[7]，微波辐射合成法[8]，燃烧合成法[9]和沉淀法[10]等。因此研究简单合适的途径，制备一定的形貌并得到优质结构的上转换纳米发光材料具有重要意义。实验采用络合沉淀法合成棒状上负载有纳米颗粒的上转换发光材料 NaYF4：Yb3+，Ho3+， 并通过 XRD，SEM 等对合成的材料进行相应的研究，实验中还进一步探讨了合成的上转换发光材料的光致发光强度。

1 实验部分

1.1 试剂和仪器

NaF；NH4HF2；氧化镱（Yb2O3），氧化钬（Ho2O3），硝酸钇（Y（NO3）3·6H2O）（光谱纯，上海跃龙责任有限公司）。以上试剂除注明外均为分析纯。1750-R离心机；DHG-9140A电热恒温鼓风干燥箱；FA2004B电子天平；KYKY-EM3200扫描电镜；DX-2000X射线衍射仪；真空干燥箱；磁力搅拌器；反应釜。

1.2 实验方法

1.2.1 Ln3+储备液的配制

准确称取一定量的Yb2O3和Ho2O3，混合均匀后加入适量的浓盐酸加热完全溶解后与一定量的Y（NO3）3·6H2O混溶,加入适量去离子水稀释至20mL。EDTA-Ln3+储备液的配制：配制0.2mol/L的EDTA 20mL，在强烈搅拌的条件下匀速注入上述配置好的Ln3+储备液中，形成EDTA-Ln3+溶液，控制pH=7左右。

1.2.3 样品的制备

称取2.1gNaF，置于100mL的三口瓶中，加入60mL去离子水，超声至完全溶解。将EDTA-Ln3+溶液在强烈搅拌下分别匀速注入上述溶液中，并调节pH=2～3左右。于60℃水浴中搅拌8h，反应结束后，将所得产品离心分离，充分用无水乙醇和水分别洗涤数次。最后置于60℃真空干燥箱中4-6h烘干，得到白色样品粉末。

2 结果与讨论

2.1 条件优化

2.1.1 反应时间对产品形貌的影响

实验过程中考察了反应时间对获得的产品的影响，实验中将反应时间分别控制为剧烈搅拌反应1h、8h、12h。结果表明：反应 1h后尺寸不均匀，形状不规则，几乎无形貌；反应8h后尺寸相对均匀，形状规则，成棒状；延长反应时间至12h，与反应8h的产品相比无明显变化。

2.1.2 滴加速度对产品形貌的影响

实验过程中考察了滴加速度对合成材料形貌的影响。实验中分别比较了剧烈搅拌下快速和匀速向NaF中加入EDTA-Ln3+储备液对产品形貌的影响。结果表明：快速加入储备液对产品的形貌有很大的影响，会使生成的沉淀大小不均匀，尺寸过大，形状极度不规则。可能是由于快速加入导致溶液局部浓度过大，导致沉淀不均匀。当向NaF溶液中匀速加入储备液后获得的产品尺寸均一，形状规则。

2.2 产品形貌分析

图1是通过沉淀法制成的产品 （NaYF4：Yb3+，Ho3+）的SEM照片。从图1a和图1b中计算可知所得样品为12μm左右的棒状，且上负载有300至200nm左右的纳米球。

图1 样品的SEM

将制备的产品进行XRD射线粉末衍射分析，结果如图 2所示， 合成的 NaYF4：Yb3+，Ho3+结晶度较高，为立方晶体结构。

图2 制备的纳米材料XRD图谱

图3是应用沉淀法合成的上转换发光材料荧光光谱，由图中可以看出样品在680nm和745nm处有明显的发射峰，分别属于5F5-5I8，5S2-5I7跃迁。但产品的荧光曲线噪音较大，二者发光性能不佳。若想获得荧光性能较佳的上转换发光材料，需要对合成的样品进行后期的处理，进一步的研究还在进行中。

图3 合成的纳米材料的荧光发射图

3 结论

本实验采用络合共沉淀法合成了棒状上包覆有纳米粒子的上转换NaYF4：Yb3+，Ho3+纳米材料 。实验结果表明：均匀加入EDTA-Ln3+溶液形成的沉淀均匀，形状规则；搅拌反应时间以8h为最佳；XRD分析表明所合成的材料结晶度较高，为立方晶体结构，但要获得好的荧光性能，还需进一步煅烧处理成六方晶体。

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Q81 < class="emphasis_bold">[文献标识码]A

A

1009-9530（2011）05-0007-02

2011-05-21

安徽省教育厅自然科学研究项目（KJ2009B265Z）

杨萍（1979-），女，安徽阜阳人，淮南师范学院化学与化工系助教，博士研究生。