论文部分内容阅读
NaYF4材料因其具有较低的晶格能以及较强的可见光区透光性,而成为最好的上转换发光基质材料之一。上转换材料尽管有发射峰窄、荧光寿命长、毒性小等优点,但是由于其发光效率低、发光过程难以调节等因素限制了它的实际应用。近年来,研究表明将上转换材料与光子晶体结合可以对其发光效率和发光过程进行调节,因此成为研究的热点。目前的研究大都是将上转换纳米粒子填充于光子晶体模板缝隙或涂于光子晶体表面,利用光子晶体的特性调控上转换材料的发光。由于光子晶体不同位置具有不同的光子态密度,对光的控制作用不同,为了更有利地对上转换材料的发光进行调控,本论文设计制备不同粒径、形貌均一、表面电荷高和分散性好的NaYF4:Yb, Er微球,并对微球进行自组装研究,得到以上转换纳米微球为结构单元的三维光子晶体。由于高温热分解法可以制备缺陷少、发光强度高的上转换发光材料,水热法可以制备不同形貌、不同粒径且水溶性好的上转换材料并且反应条件温和,因此,在本论文中采用高温热分解法和水热法制备上转换微球。首先,本论文采用高温热分解法,以巯基苯甲酸为配体合成了球形上转换粒子,通过改变配体加入量、反应的时间和溶剂加入量对NaYF4:Yb, Er微球形貌进行调节,但是得到微球粒径不够均匀、分散性不好。然后,采用水热法,以Na4EDTA为配体制备了粒径较为均匀、分散性良好的球形NaYF4:Yb, Er粒子,通过对成球过程的研究,发现成球过程为多晶球聚集生长,晶相能够迅速由α相转变为β相,并且反应时间对微球粒径的均匀性有很大的影响。通过对前驱液和高压釜内反应条件的研究发现通过改变Re（NO3）3浓度、稀土盐阴离子种类、pH值和钠源可以实现微球粒径的调节,分别制备了粒径为200nm、220nm、270nm和350nm较为均匀、表面电位在20mV以上的β相NaYF4:Yb, Er微球。将制备的微球采用溶剂蒸发法,离心组装法和提拉法进行自组装研究,发现采用离心组装可以得到显示绿色结构色的自组装结构,提拉法可以制备出排列比较整齐的大面积自组装膜材料。另外为了使得到的微球表面更加光滑并提高发光效率,我们采用stober法对200 nm微球表面进行二氧化硅包覆,通过改变氨水和正硅酸乙酯的加入量对其包覆厚度进行调节。研究发现调节TEOS的加入量,包覆厚度可以从10nm调至35nm,并且发现当包覆厚度为10nm时可以使发光强度增强。并将包覆后微球采用溶剂蒸发法和提拉法进行组装,发现包覆厚度较薄时,微球表面相连,组装效果明显,为制备较强膜材料提供可行性,但是包覆厚度过高不利于自组装的进行。