【技術實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術屬于真三維顯示、上轉換發(fā)光和納米核殼材料制備交叉，具體涉及染料敏化的雙頻上轉換發(fā)光材料及其制備方法。
技術介紹
1、傳統(tǒng)的三維顯示主要依賴于雙目視差原理，通過佩戴輔助設備，人眼能夠獲取兩幅具有一定視差的圖像，經(jīng)過大腦融合形成具有立體感的圖像。然而，這種基于雙目視差的方法存在明顯缺陷，如需佩戴輔助設備、觀察窗口受限以及長時間觀看可能會帶來不適等問題。因此，越來越多的研究者開始致力于實現(xiàn)理想的三維顯示技術，即在不需要佩戴輔助設備的情況下，獲得與真實物體相同的三維立體感。空間三維顯示是一種具有廣泛研究意義的技術，在空間體積內(nèi)實現(xiàn)三維圖像顯示。空間三維顯示技術可分為基于發(fā)光材料、多層無源陣列和掃描體三維顯示。對于這些技術，通常對顯示承載介質(zhì)或設備的要求較高。當顯示承載介質(zhì)的性能較佳，尤其是發(fā)光效率得到提升時，可大幅降低對系統(tǒng)設備的要求。因此，尋找性能優(yōu)良的顯示承載介質(zhì)對構建空間三維顯示系統(tǒng)至關重要。
2、與其他熒光材料相比，上轉換材料的發(fā)光過程為反斯托克斯發(fā)光，即材料受到低能量光激發(fā)后，發(fā)射出高能量光。這些材料通常由稀土元素組成，以紅外光激發(fā)，不會干擾圖像的可見光激發(fā)。當這些材料受到雙頻不可見激光激發(fā)時，生成的圖案更加清晰。然而，使用固態(tài)上轉換材料作為顯示承載介質(zhì)時，其尺寸通常受限于厘米級，無法實現(xiàn)體積的增加。此外，材料的激發(fā)效率尚不夠高，因此仍需要大功率的激光器來實現(xiàn)大尺寸顯示。
3、有機染料修飾的上轉換納米粒子基于增加和拓寬光譜的吸收來增強鑭系納米粒子的上轉換發(fā)光，使用有機紅外染料作為增敏劑。主要的
技術實現(xiàn)思路
1、本專利技術旨在至少在一定程度上改善上述技術問題的至少之一。
2、為改善上述問題，本專利技術提供一種染料敏化的雙頻上轉換發(fā)光材料，所述上轉換發(fā)光材料包括惰性核、包覆所述惰性核的發(fā)光殼、包覆所述發(fā)光殼的活性殼以及有機染料ir-820，所述惰性核的化學式為β-nayf4:gd3+；所述發(fā)光殼的化學式為β-nayf4:er3+,gd3+；所述活性殼的化學式為β-nayf4:yb3+。由此，本專利技術所述染料敏化的核-殼-殼結構上轉換納米材料在(840~860)nm和(1520~1550)nm兩個不同波長近紅外光共同激發(fā)下，可以發(fā)射高亮度綠色上轉換發(fā)光，能夠比未用染料敏化的單核材料顯著提高雙頻共同激發(fā)的熒光強度。
3、根據(jù)本專利技術的實施例，所述惰性核中，gd3+的摩爾量為β-nayf4和gd3+的總摩爾量的5%~30%。
4、根據(jù)本專利技術的實施例，所述發(fā)光殼中，er3+的摩爾量為β-nayf4、er3+和gd3+的總摩爾量的0.5%~3%；所述發(fā)光殼中，gd3+的摩爾量為β-nayf4、er3+和gd3+的總摩爾量的5%~30%。
5、根據(jù)本專利技術的實施例，所述活性殼中，yb3+的摩爾量為β-nayf4和yb3+的總摩爾量的2%~10%。
6、本專利技術還提供前文所述的染料敏化的雙頻上轉換發(fā)光材料的方法，所述方法包括：制備惰性核β-nayf4:?gd3+；將得到的所述惰性核β-nayf4:gd3+作為晶核，在所述惰性核的外層包覆發(fā)光殼β-nayf4:er3+,gd3+，得到惰性核-發(fā)光殼結構β-nayf4:gd3+@β-nayf4:er3+,gd3+；將得到的所述惰性核-發(fā)光殼結構β-nayf4:gd3+@β-nayf4:er3+,gd3+作為晶核，在所述惰性核-發(fā)光殼的外層包覆發(fā)光殼β-nayf4:yb3+，得到惰性核-發(fā)光殼-活性殼結構β-nayf4:gd3+@β-nayf4:er3+,gd3+@?β-nayf4:yb3+；將得到的所述惰性核-發(fā)光殼-活性殼結構β-nayf4:gd3+@?β-nayf4:er3+,gd3+@β-nayf4:yb3+作為晶核，在所述惰性核-發(fā)光殼-活性殼的外層修飾有機染料ir-820，得到染料敏化的核-殼-殼結構上轉換發(fā)光材料β-nayf4:gd3+@β-nayf4:er3+,gd3+@β-nayf4:yb3+@ir-820。由此，由該方法所制備得到的染料敏化的雙頻上轉換發(fā)光材料具有前文所述的染料敏化的雙頻上轉換發(fā)光材料所具有的全部特征和優(yōu)點，在此不再贅述。此外，該方法還具有操作簡單、生產(chǎn)成本低的優(yōu)點，具有適用于大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)的特點。
7、根據(jù)本專利技術的實施例，制備惰性核β-nayf4:gd3+包括：將第一稀土鹽與油酸、1-十八烯混合，進行反應，生成第一稀土油酸配合物，將所述第一稀土油酸配合物與含有第一鈉源和第一氟源的甲醇溶液混合，在甲醇揮發(fā)后，進行反應，得到惰性核β-nayf4:gd3+；其中，所述第一稀土鹽包括含y稀土鹽、含gd稀土鹽；制備惰性核-發(fā)光殼結構β-nayf4:gd3+@β-nayf4:er3+,gd3+包括：將第二稀土鹽與油酸、1-十八烯混合，進行反應，生成第二稀土油酸配合物，將所述惰性核β-nayf4:gd3+作為晶核加入到所述第二稀土油酸配合物中，加入含有第二鈉源和第二氟源的甲醇溶液，在甲醇揮發(fā)后，進行反應，得到惰性核-發(fā)光殼結構β-nayf4:gd3+@β-nayf4:er3+,gd3+，其中，所述第二稀土鹽包括含y稀土鹽、含er稀土鹽、含gd稀土鹽；制備惰性核-發(fā)光殼-活性殼結構β-nayf4:gd3+@β-nayf4:er3+,gd3+@β-nayf4:yb3+包括：將第三稀土鹽與油酸、1-十八烯混合，進行反應，生成第三稀土油酸配合物，將所述惰性核-發(fā)光殼結構β-nayf4:gd3+@β-nayf4:er3+,gd3+作為晶核加入到所述第三稀土油酸配合物中，加入含有第三鈉源和第三氟源的甲醇溶液，在甲醇揮發(fā)后，進行反應，得到惰性核-發(fā)光殼-活性殼結構β-nayf4:gd3+@β-nayf4:er3+,gd3+@β-nayf4:yb3+，其中，所述第三稀土鹽包括含y稀土鹽、含yb稀土鹽；制備染料敏化的惰性核-發(fā)光殼-活性殼結構β-nayf4:gd3+@β-nayf4:er3+,gd3+@β-nayf4:yb3+@ir-820包括：將有機染料ir-820與環(huán)己烷混合，將所得到惰性核-發(fā)光殼-活性殼結構β-nayf4:gd3+@?β-nayf4:er3+,gd3+@β-nayf4:yb3+加入上述混合液，進行反應，得到染料敏化的惰性核-發(fā)光殼-活性殼結構β-nayf4:?gd3+@β-nayf4:er3+,gd3+@β-nayf4:yb3+@ir-820。
8、根據(jù)本專利技術的實施例，制備惰性核β-nayf4:gd3+時，所述第一稀土鹽與油酸、1-十八烯的比例為1mmol:(5~10)ml:(10~20)ml；制備惰性核-發(fā)光殼結構本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術保護點】
1.染料敏化的雙頻上轉換發(fā)光材料，其特征在于，包括：惰性核，所述惰性核的化學式為β-NaYF4:Gd3+；發(fā)光殼，所述發(fā)光殼包覆在所述惰性核表面，并且所述發(fā)光殼的化學式為β-NaYF4:Er3+,Gd3+；活性殼，所述活性殼包覆在所述發(fā)光殼表面，并且所述活性殼的化學式為β-NaYF4:Yb3+；有機染料，所述有機染料包覆在所述活性殼表面，并且所述有機染料為新吲哚菁綠，即IR-820。
2.根據(jù)權利要求1所述的染料敏化的雙頻上轉換發(fā)光材料，其特征在于，所述惰性核中，Gd3+的摩爾量為Y3+和Gd3+總摩爾量的5％~30％。
3.根據(jù)權利要求1所述的染料敏化的雙頻上轉換發(fā)光材料，其特征在于，所述發(fā)光殼中，Er3+的摩爾量為Y3+和Er3+以及Gd3+總摩爾量的0.5%~3%；Gd3+的摩爾量為Y3+和Er3+以及Gd3+總摩爾量的5%~30%。
4.根據(jù)權利要求1所述的染料敏化的雙頻上轉換發(fā)光材料，其特征在于，所述活性殼中，Yb3+的摩爾量為Y3+和Yb3+總摩爾量的2%~10%。
5.根據(jù)權利要求1所述的染料敏化的雙頻上轉換發(fā)光材料，
6.一種制備權利要求1-5中任一項所述的染料敏化的雙頻上轉換發(fā)光材料的方法，其特征在于，包括:
7.根據(jù)權利要求6所述的方法，其特征在于，制備惰性核β-NaYF4:Gd3+時，所述第一稀土鹽與油酸、1-十八烯的比例為1mmol:(5~10)mL:(10~20)mL；制備惰性核-發(fā)光殼結構β-NaYF4:Gd3+@β-NaYF4:Er3+,Gd3+時，所述第二稀土鹽與油酸、1-十八烯的比例為1mmol:(5~10)mL:(10~20)mL；制備核-殼-殼結構的上轉換發(fā)光材料β-NaYF4:Gd3+?@β-NaYF4:Er3+,Gd3+@β-NaYF4:Yb3+時，所述第三稀土鹽與油酸、1-十八烯的比例為1mmol:(5~10)mL:(10~20)mL。
8.根據(jù)權利要求6所述的方法，其特征在于，所述第一稀土鹽、所述第二稀土鹽、所述第三稀土鹽為氯化稀土鹽；第一鈉源、第二鈉源、第三鈉源為NaOH；第一氟源、第二氟源、第三氟源為NH4F。
9.根據(jù)權利要求6所述的方法，其特征在于，制備惰性核β-NaYF4:Gd3+時，所述第一稀土鹽與第一鈉源、第一氟源、甲醇的比例為1mmol:(1.5~3.5)mmol:(3~5)mmol:(8~12)mL；制備惰性核-發(fā)光殼結構β-NaYF4:Gd3+@β-NaYF4:Er3+,Gd3+時，所述第二稀土鹽與第二鈉源、第二氟源、甲醇的比例為1mmol:(1.5~3.5)mmol:(3~5)mmol:(8~12)mL；制備核-殼-殼結構的上轉換發(fā)光材料β-NaYF4:Gd3+@β-NaYF4:Er3+,Gd3+@β-NaYF4:Yb3+時，所述第三稀土鹽與第三鈉源、第三氟源、甲醇的比例為1mmol:(1.5~3.5)mmol:(3~5)mmol:(8~12)mL。
10.根據(jù)權利要求6所述的方法，其特征在于，制備惰性核-發(fā)光殼結構β-NaYF4:Gd3+@β-NaYF4:Er3+,Gd3+時，所述第二稀土鹽與所述惰性核β-NaYF4:Gd3+的摩爾比為1:(0.9~1.3)；制備核-殼-殼結構的上轉換發(fā)光材料β-NaYF4:Gd3+@β-NaYF4:Er3+,Gd3+?@β-NaYF4:Yb3+時，所述第三稀土鹽與惰性核-發(fā)光殼結構β-NaYF4:Gd3+?@β-NaYF4:Er3+,Gd3+的摩爾比為1:(0.9~1.3)。
...【技術特征摘要】
1.染料敏化的雙頻上轉換發(fā)光材料，其特征在于，包括：惰性核，所述惰性核的化學式為β-nayf4:gd3+；發(fā)光殼，所述發(fā)光殼包覆在所述惰性核表面，并且所述發(fā)光殼的化學式為β-nayf4:er3+,gd3+；活性殼，所述活性殼包覆在所述發(fā)光殼表面，并且所述活性殼的化學式為β-nayf4:yb3+；有機染料，所述有機染料包覆在所述活性殼表面，并且所述有機染料為新吲哚菁綠，即ir-820。
2.根據(jù)權利要求1所述的染料敏化的雙頻上轉換發(fā)光材料，其特征在于，所述惰性核中，gd3+的摩爾量為y3+和gd3+總摩爾量的5％~30％。
3.根據(jù)權利要求1所述的染料敏化的雙頻上轉換發(fā)光材料，其特征在于，所述發(fā)光殼中，er3+的摩爾量為y3+和er3+以及gd3+總摩爾量的0.5%~3%；gd3+的摩爾量為y3+和er3+以及gd3+總摩爾量的5%~30%。
4.根據(jù)權利要求1所述的染料敏化的雙頻上轉換發(fā)光材料，其特征在于，所述活性殼中，yb3+的摩爾量為y3+和yb3+總摩爾量的2%~10%。
5.根據(jù)權利要求1所述的染料敏化的雙頻上轉換發(fā)光材料，其特征在于，所述有機染料為ir-820，ir-820與所制備的β-nayf4:gd3+@β-nayf4:er3+,gd3+@β-nayf4:yb3+的質(zhì)量比為1:(40~60)。
6.一種制備權利要求1-5中任一項所述的染料敏化的雙頻上轉換發(fā)光材料的方法，其特征在于，包括:
7.根據(jù)權利要求6所述的方法，其特征在于，制備惰性核β-nayf4:gd3+時，所述第一稀土鹽與油酸、1-十八烯的比例為1mmol:(5~10)ml:(10~20)ml；制備惰性核-發(fā)光殼結構β-nayf4:gd3+@β-nayf4:er3+,gd3+時，所述第二稀土鹽與油酸、1-十八烯的比例為1mmol:(5~1...
【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：請求不公布姓名，
申請(專利權)人：蘇州金侍恩光電科技有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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