NaYF4:Yb,Er@SiO2 的高温相变及上转换发光性能研究

甘明龙， 李亚萌， 傅俊祥

（江西理工大学材料冶金化学学部，江西 赣州341000）

掺杂镧系元素 （Ln3+） 的上转换纳米颗粒（UCNPs）是一类特殊的发光纳米材料，它可将长波长的近红外 （NIR） 激发转换为紫外 （UV） 到近红外（NIR）区域的可调谐发射[1-5]。除了大的反斯托克斯位移外，UCNPs 还具有发射带宽大、 激发态寿命长、抗光闪烁和光漂白能力强等特点[5-7]。 氟化物纳米晶由于其稳定的化学性能及较低的声子能量[6-8]是目前研究最广泛的上转换纳米材料。

晶相和表面配体会影响镧系离子掺杂氟化物纳米晶的上转换量子效率[8-10]。NaYF4有2 个晶相：立方相和六方相[10]。 六方相NaYF4声子能量低于立方相，但六方相NaYF4经简单的激光处理后可以转变为一种新的立方相NaYF4[10]，新立方相NaYF4:Yb,Er 的上转换发光量子效率高于六方相NaYF4:Yb,Er。 为了提高纳米晶量子效率，一种方法是通过焙烧提高纳米晶质量和减少缺陷。 ZHOU 课题组研究了Yb3+、Tm3+共掺杂NaYF4纳米晶经焙烧后的变化， 发光强度在焙烧后得到了增强， 主要原因是NaYF4焙烧过程中发生相变[11]。但高温焙烧会导致纳米晶出现大规模聚集而影响分散性。 为克服NaYF4纳米晶在高温下的聚集，包覆SiO2保护壳是一种有效的方法[12]。XUE 等研究了立方相NaYF4包覆SiO2后在高温焙烧下的晶相变化，内核立方相NaYF4并未转变为六方相[13]，这为NaYF4@SiO2在高温处理[14]后的性质研究提供了一定的参考。

本文采用固-液热分解法[15]一锅合成六方相NaYF4:Yb,Er 纳米晶，并将纳米晶进行SiO2包覆，对经过高温焙烧后的NaYF4:Yb,Er@SiO2形貌、 晶相及发光性能的改变进行研究。纳米晶的形貌与物相在不同的焙烧温度发生不同变化：在600 ℃焙烧3 h 后，纳米晶的物相不发生改变， 但向非晶态过渡；……