水楊酸鈉調(diào)制的NaGdF4：2%Er3+的形貌和熒光性質(zhì)研究①

王祥夫+余童輝+程紹君

摘 要：通過水熱反應(yīng)法合成了NaGdF4：2%Er3+熒光粉，研究了水楊酸鈉的加入對熒光粉的形貌和光致發(fā)光性質(zhì)的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)水楊酸鈉的加入導(dǎo)致了熒光粉的形貌的演變，同時(shí)也改變了在1540 nm激發(fā)下熒光粉的熒光發(fā)射峰的強(qiáng)度比例。

關(guān)鍵詞：Er3+ 水楊酸鈉 熒光

中圖分類號：O614.3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）08（c）-0240-02

近來，隨著納米熒光材料的奇異性質(zhì)的出現(xiàn)，控制納米材料形貌的探索就引起了研究者的廣泛興趣。據(jù)報(bào)道，通過利用不同的表面活性劑在水熱反應(yīng)過程中納米材料的形貌能被調(diào)制[1]。表面活性劑一般有EDTA、CTAB、油酸等，用來形成不同形狀的膠束約束納米材料的生長過程。這種方法主要是通過模板塑造不同形貌的納米顆粒，如納米管、納米棒、納米球、納米化等等。這種方法強(qiáng)烈地依賴前驅(qū)材料的陽離子與表面活性劑的比例、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間等[2]?？傮w上講這種方法給實(shí)驗(yàn)者帶來了不方便的因素，如水熱反應(yīng)過程中要不斷地試探前驅(qū)材料的陽離子與表面活性劑的比例、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間等。因此，探索新的形貌控制方法就成了研究者們追求的方向。在本文中，我們探索了通過在反應(yīng)過程中加入水楊酸鈉（SS）來調(diào)制NaGdF4：2%Er3+熒光粉的形貌和光學(xué)性質(zhì)，實(shí)現(xiàn)了對NaGdF4：2%Er3+納米熒光粉材料的形貌的控制和光學(xué)性質(zhì)的調(diào)節(jié)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

稱量CTAB 2.92 g溶于27 mL水中，并進(jìn)行不斷的攪拌。然后，加入GdCl3和ErCl3溶液3.92和0.08 mL，選擇加入不同質(zhì)量的水楊酸鈉。稱量NaF 0.2688 g溶于8 mL水中，然后滴加到混合液中，攪拌。193.5度水熱反應(yīng)24 h，然后洗滌干燥待測試。用Omni-λ3007型穩(wěn)態(tài)熒光光譜儀測量粉體的熒光光譜。

2 結(jié)果和討論

圖1水楊酸鈉（SS）調(diào)制的NaGdF4：2%Er3+熒光粉的形貌變化圖：（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。

圖1顯示了不同比例的水楊酸鈉調(diào)制的NaGdF4：2%Er3+的形貌的變化。當(dāng)?shù)蜐舛龋–TAB：SS=1∶0.5）的水楊酸鈉加入時(shí)，制備的樣品為納米棒形狀，長度大約為0.6～0.8 μm；當(dāng)水楊酸鈉的比例增加，達(dá)到CTAB：SS=1∶1時(shí)，納米棒變長為1～2 μm，而且出現(xiàn)了不平整的界面。隨著水楊酸鈉的比例繼續(xù)增加，納米棒繼續(xù)變長，出現(xiàn)了麻花狀的節(jié)形狀，如圖1中c和d。當(dāng)CTAB：SS=1∶4時(shí)，節(jié)狀的納米棒斷開成多個(gè)團(tuán)聚在一起的納米棒，而且長度變小。當(dāng)CTAB：SS=1∶8時(shí)，又出現(xiàn)了納米棒形狀，尺寸大約為0.5 μm。這種水楊酸鈉導(dǎo)致的納米棒形貌的變化可能歸因于水楊酸鈉的加入調(diào)節(jié)了CTAB溶液的粘度，改變了CTAB膠束的形成過程和最后的膠束形狀和長度[3]。

進(jìn)一步，我們研究了這6個(gè)樣品的光致發(fā)光性質(zhì)。在1540 nm激發(fā)下這6個(gè)樣品的光致發(fā)光被測試，如圖2所示。所有的樣品都發(fā)射出4個(gè)發(fā)射峰：521 nm， 538 nm，654 nm，800 nm的熒光峰，這些發(fā)射峰來源于2H11/2→4I15/2，4S3/2→4I15/2， 4F9/2→4I15/2， 4I9/2→4I15/2躍遷。其中綠光的發(fā)射強(qiáng)度大于紅光的發(fā)射強(qiáng)度。隨著水楊酸鈉的比例增加，從CTAB：SS=1∶0.5到CTAB：SS=1∶2變化時(shí)，四個(gè)發(fā)射峰的強(qiáng)度逐漸減小。隨著水楊酸鈉的比例繼續(xù)增加，從CTAB：SS=1∶2到CTAB：SS=1∶8變化時(shí)，四個(gè)發(fā)射峰的強(qiáng)度逐漸增加，而且紅光的發(fā)射強(qiáng)度大于綠光的發(fā)射強(qiáng)度。我們也研究了水楊酸鈉調(diào)制的NaGdF4：2%Er3+的綠光與紅光的積分強(qiáng)度比R（R=IG：IR），如圖3所示。可以看出R受到水楊酸鈉的含量的影響十分嚴(yán)重，在CTAB：SS=1∶4時(shí)R最小，在CTAB：SS=1∶1.5時(shí)R最大。以上變化說明了水楊酸鈉的加入調(diào)節(jié)了NaGdF4納米晶體的形貌，進(jìn)而調(diào)節(jié)了NaGdF4的內(nèi)部晶體，導(dǎo)致了熒光發(fā)射強(qiáng)度的變化。

3 結(jié)語

我們合成了NaGdF4：2%Er3+熒光粉，發(fā)現(xiàn)了水楊酸鈉的加入對熒光粉的形貌和光致發(fā)光性質(zhì)的調(diào)節(jié)作用。水楊酸鈉的加入改變了熒光粉的形貌，從納米棒變?yōu)橹窆?jié)棒，然后又變?yōu)榧{米棒。在1540 nm激發(fā)下水楊酸鈉的加入也改了熒光粉的熒光發(fā)射峰的強(qiáng)度。

參考文獻(xiàn)

[1] 沈華祥.鑭系摻雜氟化物納米晶體的制備與性能研究[D].浙江大學(xué)，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] 余軍，張鍇.表面活性劑CTAB與Nasal相互作用性質(zhì)的研究[J].合成技術(shù)及應(yīng)用，2009（3）：12-14.endprint

摘 要：通過水熱反應(yīng)法合成了NaGdF4：2%Er3+熒光粉，研究了水楊酸鈉的加入對熒光粉的形貌和光致發(fā)光性質(zhì)的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)水楊酸鈉的加入導(dǎo)致了熒光粉的形貌的演變，同時(shí)也改變了在1540 nm激發(fā)下熒光粉的熒光發(fā)射峰的強(qiáng)度比例。

關(guān)鍵詞：Er3+ 水楊酸鈉 熒光

中圖分類號：O614.3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）08（c）-0240-02

近來，隨著納米熒光材料的奇異性質(zhì)的出現(xiàn)，控制納米材料形貌的探索就引起了研究者的廣泛興趣。據(jù)報(bào)道，通過利用不同的表面活性劑在水熱反應(yīng)過程中納米材料的形貌能被調(diào)制[1]。表面活性劑一般有EDTA、CTAB、油酸等，用來形成不同形狀的膠束約束納米材料的生長過程。這種方法主要是通過模板塑造不同形貌的納米顆粒，如納米管、納米棒、納米球、納米化等等。這種方法強(qiáng)烈地依賴前驅(qū)材料的陽離子與表面活性劑的比例、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間等[2]?？傮w上講這種方法給實(shí)驗(yàn)者帶來了不方便的因素，如水熱反應(yīng)過程中要不斷地試探前驅(qū)材料的陽離子與表面活性劑的比例、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間等。因此，探索新的形貌控制方法就成了研究者們追求的方向。在本文中，我們探索了通過在反應(yīng)過程中加入水楊酸鈉（SS）來調(diào)制NaGdF4：2%Er3+熒光粉的形貌和光學(xué)性質(zhì)，實(shí)現(xiàn)了對NaGdF4：2%Er3+納米熒光粉材料的形貌的控制和光學(xué)性質(zhì)的調(diào)節(jié)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

稱量CTAB 2.92 g溶于27 mL水中，并進(jìn)行不斷的攪拌。然后，加入GdCl3和ErCl3溶液3.92和0.08 mL，選擇加入不同質(zhì)量的水楊酸鈉。稱量NaF 0.2688 g溶于8 mL水中，然后滴加到混合液中，攪拌。193.5度水熱反應(yīng)24 h，然后洗滌干燥待測試。用Omni-λ3007型穩(wěn)態(tài)熒光光譜儀測量粉體的熒光光譜。

2 結(jié)果和討論

圖1水楊酸鈉（SS）調(diào)制的NaGdF4：2%Er3+熒光粉的形貌變化圖：（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。

圖1顯示了不同比例的水楊酸鈉調(diào)制的NaGdF4：2%Er3+的形貌的變化。當(dāng)?shù)蜐舛龋–TAB：SS=1∶0.5）的水楊酸鈉加入時(shí)，制備的樣品為納米棒形狀，長度大約為0.6～0.8 μm；當(dāng)水楊酸鈉的比例增加，達(dá)到CTAB：SS=1∶1時(shí)，納米棒變長為1～2 μm，而且出現(xiàn)了不平整的界面。隨著水楊酸鈉的比例繼續(xù)增加，納米棒繼續(xù)變長，出現(xiàn)了麻花狀的節(jié)形狀，如圖1中c和d。當(dāng)CTAB：SS=1∶4時(shí)，節(jié)狀的納米棒斷開成多個(gè)團(tuán)聚在一起的納米棒，而且長度變小。當(dāng)CTAB：SS=1∶8時(shí)，又出現(xiàn)了納米棒形狀，尺寸大約為0.5 μm。這種水楊酸鈉導(dǎo)致的納米棒形貌的變化可能歸因于水楊酸鈉的加入調(diào)節(jié)了CTAB溶液的粘度，改變了CTAB膠束的形成過程和最后的膠束形狀和長度[3]。

進(jìn)一步，我們研究了這6個(gè)樣品的光致發(fā)光性質(zhì)。在1540 nm激發(fā)下這6個(gè)樣品的光致發(fā)光被測試，如圖2所示。所有的樣品都發(fā)射出4個(gè)發(fā)射峰：521 nm， 538 nm，654 nm，800 nm的熒光峰，這些發(fā)射峰來源于2H11/2→4I15/2，4S3/2→4I15/2， 4F9/2→4I15/2， 4I9/2→4I15/2躍遷。其中綠光的發(fā)射強(qiáng)度大于紅光的發(fā)射強(qiáng)度。隨著水楊酸鈉的比例增加，從CTAB：SS=1∶0.5到CTAB：SS=1∶2變化時(shí)，四個(gè)發(fā)射峰的強(qiáng)度逐漸減小。隨著水楊酸鈉的比例繼續(xù)增加，從CTAB：SS=1∶2到CTAB：SS=1∶8變化時(shí)，四個(gè)發(fā)射峰的強(qiáng)度逐漸增加，而且紅光的發(fā)射強(qiáng)度大于綠光的發(fā)射強(qiáng)度。我們也研究了水楊酸鈉調(diào)制的NaGdF4：2%Er3+的綠光與紅光的積分強(qiáng)度比R（R=IG：IR），如圖3所示?？梢钥闯鯮受到水楊酸鈉的含量的影響十分嚴(yán)重，在CTAB：SS=1∶4時(shí)R最小，在CTAB：SS=1∶1.5時(shí)R最大。以上變化說明了水楊酸鈉的加入調(diào)節(jié)了NaGdF4納米晶體的形貌，進(jìn)而調(diào)節(jié)了NaGdF4的內(nèi)部晶體，導(dǎo)致了熒光發(fā)射強(qiáng)度的變化。

3 結(jié)語

我們合成了NaGdF4：2%Er3+熒光粉，發(fā)現(xiàn)了水楊酸鈉的加入對熒光粉的形貌和光致發(fā)光性質(zhì)的調(diào)節(jié)作用。水楊酸鈉的加入改變了熒光粉的形貌，從納米棒變?yōu)橹窆?jié)棒，然后又變?yōu)榧{米棒。在1540 nm激發(fā)下水楊酸鈉的加入也改了熒光粉的熒光發(fā)射峰的強(qiáng)度。

參考文獻(xiàn)

[1] 沈華祥.鑭系摻雜氟化物納米晶體的制備與性能研究[D].浙江大學(xué)，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] 余軍，張鍇.表面活性劑CTAB與Nasal相互作用性質(zhì)的研究[J].合成技術(shù)及應(yīng)用，2009（3）：12-14.endprint

摘 要：通過水熱反應(yīng)法合成了NaGdF4：2%Er3+熒光粉，研究了水楊酸鈉的加入對熒光粉的形貌和光致發(fā)光性質(zhì)的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)水楊酸鈉的加入導(dǎo)致了熒光粉的形貌的演變，同時(shí)也改變了在1540 nm激發(fā)下熒光粉的熒光發(fā)射峰的強(qiáng)度比例。

關(guān)鍵詞：Er3+ 水楊酸鈉 熒光

中圖分類號：O614.3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）08（c）-0240-02

近來，隨著納米熒光材料的奇異性質(zhì)的出現(xiàn)，控制納米材料形貌的探索就引起了研究者的廣泛興趣。據(jù)報(bào)道，通過利用不同的表面活性劑在水熱反應(yīng)過程中納米材料的形貌能被調(diào)制[1]。表面活性劑一般有EDTA、CTAB、油酸等，用來形成不同形狀的膠束約束納米材料的生長過程。這種方法主要是通過模板塑造不同形貌的納米顆粒，如納米管、納米棒、納米球、納米化等等。這種方法強(qiáng)烈地依賴前驅(qū)材料的陽離子與表面活性劑的比例、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間等[2]。總體上講這種方法給實(shí)驗(yàn)者帶來了不方便的因素，如水熱反應(yīng)過程中要不斷地試探前驅(qū)材料的陽離子與表面活性劑的比例、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間等。因此，探索新的形貌控制方法就成了研究者們追求的方向。在本文中，我們探索了通過在反應(yīng)過程中加入水楊酸鈉（SS）來調(diào)制NaGdF4：2%Er3+熒光粉的形貌和光學(xué)性質(zhì)，實(shí)現(xiàn)了對NaGdF4：2%Er3+納米熒光粉材料的形貌的控制和光學(xué)性質(zhì)的調(diào)節(jié)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

稱量CTAB 2.92 g溶于27 mL水中，并進(jìn)行不斷的攪拌。然后，加入GdCl3和ErCl3溶液3.92和0.08 mL，選擇加入不同質(zhì)量的水楊酸鈉。稱量NaF 0.2688 g溶于8 mL水中，然后滴加到混合液中，攪拌。193.5度水熱反應(yīng)24 h，然后洗滌干燥待測試。用Omni-λ3007型穩(wěn)態(tài)熒光光譜儀測量粉體的熒光光譜。

2 結(jié)果和討論

圖1水楊酸鈉（SS）調(diào)制的NaGdF4：2%Er3+熒光粉的形貌變化圖：（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。

圖1顯示了不同比例的水楊酸鈉調(diào)制的NaGdF4：2%Er3+的形貌的變化。當(dāng)?shù)蜐舛龋–TAB：SS=1∶0.5）的水楊酸鈉加入時(shí)，制備的樣品為納米棒形狀，長度大約為0.6～0.8 μm；當(dāng)水楊酸鈉的比例增加，達(dá)到CTAB：SS=1∶1時(shí)，納米棒變長為1～2 μm，而且出現(xiàn)了不平整的界面。隨著水楊酸鈉的比例繼續(xù)增加，納米棒繼續(xù)變長，出現(xiàn)了麻花狀的節(jié)形狀，如圖1中c和d。當(dāng)CTAB：SS=1∶4時(shí)，節(jié)狀的納米棒斷開成多個(gè)團(tuán)聚在一起的納米棒，而且長度變小。當(dāng)CTAB：SS=1∶8時(shí)，又出現(xiàn)了納米棒形狀，尺寸大約為0.5 μm。這種水楊酸鈉導(dǎo)致的納米棒形貌的變化可能歸因于水楊酸鈉的加入調(diào)節(jié)了CTAB溶液的粘度，改變了CTAB膠束的形成過程和最后的膠束形狀和長度[3]。

進(jìn)一步，我們研究了這6個(gè)樣品的光致發(fā)光性質(zhì)。在1540 nm激發(fā)下這6個(gè)樣品的光致發(fā)光被測試，如圖2所示。所有的樣品都發(fā)射出4個(gè)發(fā)射峰：521 nm， 538 nm，654 nm，800 nm的熒光峰，這些發(fā)射峰來源于2H11/2→4I15/2，4S3/2→4I15/2， 4F9/2→4I15/2， 4I9/2→4I15/2躍遷。其中綠光的發(fā)射強(qiáng)度大于紅光的發(fā)射強(qiáng)度。隨著水楊酸鈉的比例增加，從CTAB：SS=1∶0.5到CTAB：SS=1∶2變化時(shí)，四個(gè)發(fā)射峰的強(qiáng)度逐漸減小。隨著水楊酸鈉的比例繼續(xù)增加，從CTAB：SS=1∶2到CTAB：SS=1∶8變化時(shí)，四個(gè)發(fā)射峰的強(qiáng)度逐漸增加，而且紅光的發(fā)射強(qiáng)度大于綠光的發(fā)射強(qiáng)度。我們也研究了水楊酸鈉調(diào)制的NaGdF4：2%Er3+的綠光與紅光的積分強(qiáng)度比R（R=IG：IR），如圖3所示?？梢钥闯鯮受到水楊酸鈉的含量的影響十分嚴(yán)重，在CTAB：SS=1∶4時(shí)R最小，在CTAB：SS=1∶1.5時(shí)R最大。以上變化說明了水楊酸鈉的加入調(diào)節(jié)了NaGdF4納米晶體的形貌，進(jìn)而調(diào)節(jié)了NaGdF4的內(nèi)部晶體，導(dǎo)致了熒光發(fā)射強(qiáng)度的變化。

3 結(jié)語

我們合成了NaGdF4：2%Er3+熒光粉，發(fā)現(xiàn)了水楊酸鈉的加入對熒光粉的形貌和光致發(fā)光性質(zhì)的調(diào)節(jié)作用。水楊酸鈉的加入改變了熒光粉的形貌，從納米棒變?yōu)橹窆?jié)棒，然后又變?yōu)榧{米棒。在1540 nm激發(fā)下水楊酸鈉的加入也改了熒光粉的熒光發(fā)射峰的強(qiáng)度。

參考文獻(xiàn)

[1] 沈華祥.鑭系摻雜氟化物納米晶體的制備與性能研究[D].浙江大學(xué)，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] 余軍，張鍇.表面活性劑CTAB與Nasal相互作用性質(zhì)的研究[J].合成技術(shù)及應(yīng)用，2009（3）：12-14.endprint