水杨酸钠调制的NaGdF4：2%Er3+的形貌和荧光性质研究①

王祥夫+余童辉+程绍君

摘 要：通过水热反应法合成了NaGdF4：2%Er3+荧光粉，研究了水杨酸钠的加入对荧光粉的形貌和光致发光性质的影响。结果发现水杨酸钠的加入导致了荧光粉的形貌的演变，同时也改变了在1540 nm激发下荧光粉的荧光发射峰的强度比例。

关键词：Er3+ 水杨酸钠 荧光

中图分类号：O614.3 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）08（c）-0240-02

近来，随着纳米荧光材料的奇异性质的出现，控制纳米材料形貌的探索就引起了研究者的广泛兴趣。据报道，通过利用不同的表面活性剂在水热反应过程中纳米材料的形貌能被调制[1]。表面活性剂一般有EDTA、CTAB、油酸等，用来形成不同形状的胶束约束纳米材料的生长过程。这种方法主要是通过模板塑造不同形貌的纳米颗粒，如纳米管、纳米棒、纳米球、纳米化等等。这种方法强烈地依赖前驱材料的阳离子与表面活性剂的比例、反应温度、反应时间等[2]。总体上讲这种方法给实验者带来了不方便的因素，如水热反应过程中要不断地试探前驱材料的阳离子与表面活性剂的比例、反应温度、反应时间等。因此，探索新的形貌控制方法就成了研究者们追求的方向。在本文中，我们探索了通过在反应过程中加入水杨酸钠（SS）来调制NaGdF4：2%Er3+荧光粉的形貌和光学性质，实现了对NaGdF4：2%Er3+纳米荧光粉材料的形貌的控制和光学性质的调节。

1 实验部分

称量CTAB 2.92 g溶于27 mL水中，并进行不断的搅拌。然后，加入GdCl3和ErCl3溶液3.92和0.08 mL，选择加入不同质量的水杨酸钠。称量NaF 0.2688 g溶于8 mL水中，然后滴加到混合液中，搅拌。193.5度水热反应24 h，然后洗涤干燥待测试。用Omni-λ3007型稳态荧光光谱仪测量粉体的荧光光谱。

2 结果和讨论

图1水杨酸钠（SS）调制的NaGdF4：2%Er3+荧光粉的形貌变化图：（a） CTAB：SS=1：0.5，（b） CTAB：SS= 1：1，（c） CTAB：SS=1：1.5，（d）CTAB：SS =1：2，（e）CTAB：SS=1：4，（f）CTAB：SS= 1∶8。

图1显示了不同比例的水杨酸钠调制的NaGdF4：2%Er3+的形貌的变化。当低浓度（CTAB：SS=1∶0.5）的水杨酸钠加入时，制备的样品为纳米棒形状，长度大约为0.6～0.8 μm；当水杨酸钠的比例增加，达到CTAB：SS=1∶1时，纳米棒变长为1～2 μm，而且出现了不平整的界面。随着水杨酸钠的比例继续增加，纳米棒继续变长，出现了麻花状的节形状，如图1中c和d。当CTAB：SS=1∶4时，节状的纳米棒断开成多个团聚在一起的纳米棒，而且长度变小。当CTAB：SS=1∶8时，又出现了纳米棒形状，尺寸大约为0.5 μm。这种水杨酸钠导致的纳米棒形貌的变化可能归因于水杨酸钠的加入调节了CTAB溶液的粘度，改变了CTAB胶束的形成过程和最后的胶束形状和长度[3]。

进一步，我们研究了这6个样品的光致发光性质。在1540 nm激发下这6个样品的光致发光被测试，如图2所示。所有的样品都发射出4个发射峰：521 nm， 538 nm，654 nm，800 nm的荧光峰，这些发射峰来源于2H11/2→4I15/2，4S3/2→4I15/2， 4F9/2→4I15/2， 4I9/2→4I15/2跃迁。其中绿光的发射强度大于红光的发射强度。随着水杨酸钠的比例增加，从CTAB：SS=1∶0.5到CTAB：SS=1∶2变化时，四个发射峰的强度逐渐减小。随着水杨酸钠的比例继续增加，从CTAB：SS=1∶2到CTAB：SS=1∶8变化时，四个发射峰的强度逐渐增加，而且红光的发射强度大于绿光的发射强度。我们也研究了水杨酸钠调制的NaGdF4：2%Er3+的绿光与红光的积分强度比R（R=IG：IR），如图3所示。可以看出R受到水杨酸钠的含量的影响十分严重，在CTAB：SS=1∶4时R最小，在CTAB：SS=1∶1.5时R最大。以上变化说明了水杨酸钠的加入调节了NaGdF4纳米晶体的形貌，进而调节了NaGdF4的内部晶体，导致了荧光发射强度的变化。

3 结语

我们合成了NaGdF4：2%Er3+荧光粉，发现了水杨酸钠的加入对荧光粉的形貌和光致发光性质的调节作用。水杨酸钠的加入改变了荧光粉的形貌，从纳米棒变为竹节棒，然后又变为纳米棒。在1540 nm激发下水杨酸钠的加入也改了荧光粉的荧光发射峰的强度。

参考文献

[1] 沈华祥.镧系掺杂氟化物纳米晶体的制备与性能研究[D].浙江大学，2008.

[2] F.Wang，Y.Han，C.S.Lim，et al.Simultaneous phase and size control of upconversion nanocrystals through lanthanide doping[J].Nature，2010，463（7284）：1061-1065.

[3] 余军，张锴.表面活性剂CTAB与Nasal相互作用性质的研究[J].合成技术及应用，2009（3）：12-14.endprint

摘 要：通过水热反应法合成了NaGdF4：2%Er3+荧光粉，研究了水杨酸钠的加入对荧光粉的形貌和光致发光性质的影响。结果发现水杨酸钠的加入导致了荧光粉的形貌的演变，同时也改变了在1540 nm激发下荧光粉的荧光发射峰的强度比例。

关键词：Er3+ 水杨酸钠 荧光

中图分类号：O614.3 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）08（c）-0240-02

近来，随着纳米荧光材料的奇异性质的出现，控制纳米材料形貌的探索就引起了研究者的广泛兴趣。据报道，通过利用不同的表面活性剂在水热反应过程中纳米材料的形貌能被调制[1]。表面活性剂一般有EDTA、CTAB、油酸等，用来形成不同形状的胶束约束纳米材料的生长过程。这种方法主要是通过模板塑造不同形貌的纳米颗粒，如纳米管、纳米棒、纳米球、纳米化等等。这种方法强烈地依赖前驱材料的阳离子与表面活性剂的比例、反应温度、反应时间等[2]。总体上讲这种方法给实验者带来了不方便的因素，如水热反应过程中要不断地试探前驱材料的阳离子与表面活性剂的比例、反应温度、反应时间等。因此，探索新的形貌控制方法就成了研究者们追求的方向。在本文中，我们探索了通过在反应过程中加入水杨酸钠（SS）来调制NaGdF4：2%Er3+荧光粉的形貌和光学性质，实现了对NaGdF4：2%Er3+纳米荧光粉材料的形貌的控制和光学性质的调节。

1 实验部分

称量CTAB 2.92 g溶于27 mL水中，并进行不断的搅拌。然后，加入GdCl3和ErCl3溶液3.92和0.08 mL，选择加入不同质量的水杨酸钠。称量NaF 0.2688 g溶于8 mL水中，然后滴加到混合液中，搅拌。193.5度水热反应24 h，然后洗涤干燥待测试。用Omni-λ3007型稳态荧光光谱仪测量粉体的荧光光谱。

2 结果和讨论

图1水杨酸钠（SS）调制的NaGdF4：2%Er3+荧光粉的形貌变化图：（a） CTAB：SS=1：0.5，（b） CTAB：SS= 1：1，（c） CTAB：SS=1：1.5，（d）CTAB：SS =1：2，（e）CTAB：SS=1：4，（f）CTAB：SS= 1∶8。

图1显示了不同比例的水杨酸钠调制的NaGdF4：2%Er3+的形貌的变化。当低浓度（CTAB：SS=1∶0.5）的水杨酸钠加入时，制备的样品为纳米棒形状，长度大约为0.6～0.8 μm；当水杨酸钠的比例增加，达到CTAB：SS=1∶1时，纳米棒变长为1～2 μm，而且出现了不平整的界面。随着水杨酸钠的比例继续增加，纳米棒继续变长，出现了麻花状的节形状，如图1中c和d。当CTAB：SS=1∶4时，节状的纳米棒断开成多个团聚在一起的纳米棒，而且长度变小。当CTAB：SS=1∶8时，又出现了纳米棒形状，尺寸大约为0.5 μm。这种水杨酸钠导致的纳米棒形貌的变化可能归因于水杨酸钠的加入调节了CTAB溶液的粘度，改变了CTAB胶束的形成过程和最后的胶束形状和长度[3]。

进一步，我们研究了这6个样品的光致发光性质。在1540 nm激发下这6个样品的光致发光被测试，如图2所示。所有的样品都发射出4个发射峰：521 nm， 538 nm，654 nm，800 nm的荧光峰，这些发射峰来源于2H11/2→4I15/2，4S3/2→4I15/2， 4F9/2→4I15/2， 4I9/2→4I15/2跃迁。其中绿光的发射强度大于红光的发射强度。随着水杨酸钠的比例增加，从CTAB：SS=1∶0.5到CTAB：SS=1∶2变化时，四个发射峰的强度逐渐减小。随着水杨酸钠的比例继续增加，从CTAB：SS=1∶2到CTAB：SS=1∶8变化时，四个发射峰的强度逐渐增加，而且红光的发射强度大于绿光的发射强度。我们也研究了水杨酸钠调制的NaGdF4：2%Er3+的绿光与红光的积分强度比R（R=IG：IR），如图3所示。可以看出R受到水杨酸钠的含量的影响十分严重，在CTAB：SS=1∶4时R最小，在CTAB：SS=1∶1.5时R最大。以上变化说明了水杨酸钠的加入调节了NaGdF4纳米晶体的形貌，进而调节了NaGdF4的内部晶体，导致了荧光发射强度的变化。

3 结语

我们合成了NaGdF4：2%Er3+荧光粉，发现了水杨酸钠的加入对荧光粉的形貌和光致发光性质的调节作用。水杨酸钠的加入改变了荧光粉的形貌，从纳米棒变为竹节棒，然后又变为纳米棒。在1540 nm激发下水杨酸钠的加入也改了荧光粉的荧光发射峰的强度。

参考文献

[1] 沈华祥.镧系掺杂氟化物纳米晶体的制备与性能研究[D].浙江大学，2008.

[2] F.Wang，Y.Han，C.S.Lim，et al.Simultaneous phase and size control of upconversion nanocrystals through lanthanide doping[J].Nature，2010，463（7284）：1061-1065.

[3] 余军，张锴.表面活性剂CTAB与Nasal相互作用性质的研究[J].合成技术及应用，2009（3）：12-14.endprint

摘 要：通过水热反应法合成了NaGdF4：2%Er3+荧光粉，研究了水杨酸钠的加入对荧光粉的形貌和光致发光性质的影响。结果发现水杨酸钠的加入导致了荧光粉的形貌的演变，同时也改变了在1540 nm激发下荧光粉的荧光发射峰的强度比例。

关键词：Er3+ 水杨酸钠 荧光

中图分类号：O614.3 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）08（c）-0240-02

近来，随着纳米荧光材料的奇异性质的出现，控制纳米材料形貌的探索就引起了研究者的广泛兴趣。据报道，通过利用不同的表面活性剂在水热反应过程中纳米材料的形貌能被调制[1]。表面活性剂一般有EDTA、CTAB、油酸等，用来形成不同形状的胶束约束纳米材料的生长过程。这种方法主要是通过模板塑造不同形貌的纳米颗粒，如纳米管、纳米棒、纳米球、纳米化等等。这种方法强烈地依赖前驱材料的阳离子与表面活性剂的比例、反应温度、反应时间等[2]。总体上讲这种方法给实验者带来了不方便的因素，如水热反应过程中要不断地试探前驱材料的阳离子与表面活性剂的比例、反应温度、反应时间等。因此，探索新的形貌控制方法就成了研究者们追求的方向。在本文中，我们探索了通过在反应过程中加入水杨酸钠（SS）来调制NaGdF4：2%Er3+荧光粉的形貌和光学性质，实现了对NaGdF4：2%Er3+纳米荧光粉材料的形貌的控制和光学性质的调节。

1 实验部分

称量CTAB 2.92 g溶于27 mL水中，并进行不断的搅拌。然后，加入GdCl3和ErCl3溶液3.92和0.08 mL，选择加入不同质量的水杨酸钠。称量NaF 0.2688 g溶于8 mL水中，然后滴加到混合液中，搅拌。193.5度水热反应24 h，然后洗涤干燥待测试。用Omni-λ3007型稳态荧光光谱仪测量粉体的荧光光谱。

2 结果和讨论

图1水杨酸钠（SS）调制的NaGdF4：2%Er3+荧光粉的形貌变化图：（a） CTAB：SS=1：0.5，（b） CTAB：SS= 1：1，（c） CTAB：SS=1：1.5，（d）CTAB：SS =1：2，（e）CTAB：SS=1：4，（f）CTAB：SS= 1∶8。

图1显示了不同比例的水杨酸钠调制的NaGdF4：2%Er3+的形貌的变化。当低浓度（CTAB：SS=1∶0.5）的水杨酸钠加入时，制备的样品为纳米棒形状，长度大约为0.6～0.8 μm；当水杨酸钠的比例增加，达到CTAB：SS=1∶1时，纳米棒变长为1～2 μm，而且出现了不平整的界面。随着水杨酸钠的比例继续增加，纳米棒继续变长，出现了麻花状的节形状，如图1中c和d。当CTAB：SS=1∶4时，节状的纳米棒断开成多个团聚在一起的纳米棒，而且长度变小。当CTAB：SS=1∶8时，又出现了纳米棒形状，尺寸大约为0.5 μm。这种水杨酸钠导致的纳米棒形貌的变化可能归因于水杨酸钠的加入调节了CTAB溶液的粘度，改变了CTAB胶束的形成过程和最后的胶束形状和长度[3]。

进一步，我们研究了这6个样品的光致发光性质。在1540 nm激发下这6个样品的光致发光被测试，如图2所示。所有的样品都发射出4个发射峰：521 nm， 538 nm，654 nm，800 nm的荧光峰，这些发射峰来源于2H11/2→4I15/2，4S3/2→4I15/2， 4F9/2→4I15/2， 4I9/2→4I15/2跃迁。其中绿光的发射强度大于红光的发射强度。随着水杨酸钠的比例增加，从CTAB：SS=1∶0.5到CTAB：SS=1∶2变化时，四个发射峰的强度逐渐减小。随着水杨酸钠的比例继续增加，从CTAB：SS=1∶2到CTAB：SS=1∶8变化时，四个发射峰的强度逐渐增加，而且红光的发射强度大于绿光的发射强度。我们也研究了水杨酸钠调制的NaGdF4：2%Er3+的绿光与红光的积分强度比R（R=IG：IR），如图3所示。可以看出R受到水杨酸钠的含量的影响十分严重，在CTAB：SS=1∶4时R最小，在CTAB：SS=1∶1.5时R最大。以上变化说明了水杨酸钠的加入调节了NaGdF4纳米晶体的形貌，进而调节了NaGdF4的内部晶体，导致了荧光发射强度的变化。

3 结语

我们合成了NaGdF4：2%Er3+荧光粉，发现了水杨酸钠的加入对荧光粉的形貌和光致发光性质的调节作用。水杨酸钠的加入改变了荧光粉的形貌，从纳米棒变为竹节棒，然后又变为纳米棒。在1540 nm激发下水杨酸钠的加入也改了荧光粉的荧光发射峰的强度。

参考文献

[1] 沈华祥.镧系掺杂氟化物纳米晶体的制备与性能研究[D].浙江大学，2008.

[2] F.Wang，Y.Han，C.S.Lim，et al.Simultaneous phase and size control of upconversion nanocrystals through lanthanide doping[J].Nature，2010，463（7284）：1061-1065.

[3] 余军，张锴.表面活性剂CTAB与Nasal相互作用性质的研究[J].合成技术及应用，2009（3）：12-14.endprint