水楊酸鈉調制的NaGdF4：2%Er3+的形貌和熒光性質研究①

王祥夫+余童輝+程紹君

摘 要：通過水熱反應法合成了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光性質的影響。結果發現水楊酸鈉的加入導致了熒光粉的形貌的演變，同時也改變了在1540 nm激發下熒光粉的熒光發射峰的強度比例。

關鍵詞：Er3+ 水楊酸鈉 熒光

中圖分類號：O614.3 文獻標識碼：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的出現，控制納米材料形貌的探索就引起了研究者的廣泛興趣。據報道，通過利用不同的表面活性劑在水熱反應過程中納米材料的形貌能被調制[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。這種方法強烈地依賴前驅材料的陽離子與表面活性劑的比例、反應溫度、反應時間等[2]。總體上講這種方法給實驗者帶來了不方便的因素，如水熱反應過程中要不斷地試探前驅材料的陽離子與表面活性劑的比例、反應溫度、反應時間等。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過程中加入水楊酸鈉（SS）來調制NaGdF4：2%Er3+熒光粉的形貌和光學性質，實現了對NaGdF4：2%Er3+納米熒光粉材料的形貌的控制和光學性質的調節。

1 實驗部分

稱量CTAB 2.92 g溶于27 mL水中，并進行不斷的攪拌。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24 h，然后洗滌干燥待測試。用Omni-λ3007型穩態熒光光譜儀測量粉體的熒光光譜。

2 結果和討論

圖1水楊酸鈉（SS）調制的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制的NaGdF4：2%Er3+的形貌的變化。當低濃度（CTAB：SS=1∶0.5）的水楊酸鈉加入時，制備的樣品為納米棒形狀，長度大約為0.6～0.8 μm；當水楊酸鈉的比例增加，達到CTAB：SS=1∶1時，納米棒變長為1～2 μm，而且出現了不平整的界面。隨著水楊酸鈉的比例繼續增加，納米棒繼續變長，出現了麻花狀的節形狀，如圖1中c和d。當CTAB：SS=1∶4時，節狀的納米棒斷開成多個團聚在一起的納米棒，而且長度變小。當CTAB：SS=1∶8時，又出現了納米棒形狀，尺寸大約為0.5 μm。這種水楊酸鈉導致的納米棒形貌的變化可能歸因于水楊酸鈉的加入調節了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]。

進一步，我們研究了這6個樣品的光致發光性質。在1540 nm激發下這6個樣品的光致發光被測試，如圖2所示。所有的樣品都發射出4個發射峰：521 nm， 538 nm，654 nm，800 nm的熒光峰，這些發射峰來源于2H11/2→4I15/2，4S3/2→4I15/2， 4F9/2→4I15/2， 4I9/2→4I15/2躍遷。其中綠光的發射強度大于紅光的發射強度。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，四個發射峰的強度逐漸減小。隨著水楊酸鈉的比例繼續增加，從CTAB：SS=1∶2到CTAB：SS=1∶8變化時，四個發射峰的強度逐漸增加，而且紅光的發射強度大于綠光的發射強度。我們也研究了水楊酸鈉調制的NaGdF4：2%Er3+的綠光與紅光的積分強度比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重，在CTAB：SS=1∶4時R最小，在CTAB：SS=1∶1.5時R最大。以上變化說明了水楊酸鈉的加入調節了NaGdF4納米晶體的形貌，進而調節了NaGdF4的內部晶體，導致了熒光發射強度的變化。

3 結語

我們合成了NaGdF4：2%Er3+熒光粉，發現了水楊酸鈉的加入對熒光粉的形貌和光致發光性質的調節作用。水楊酸鈉的加入改變了熒光粉的形貌，從納米棒變為竹節棒，然后又變為納米棒。在1540 nm激發下水楊酸鈉的加入也改了熒光粉的熒光發射峰的強度。

參考文獻

[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，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相互作用性質的研究[J].合成技術及應用，2009（3）：12-14.endprint

摘 要：通過水熱反應法合成了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光性質的影響。結果發現水楊酸鈉的加入導致了熒光粉的形貌的演變，同時也改變了在1540 nm激發下熒光粉的熒光發射峰的強度比例。

關鍵詞：Er3+ 水楊酸鈉 熒光

中圖分類號：O614.3 文獻標識碼：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的出現，控制納米材料形貌的探索就引起了研究者的廣泛興趣。據報道，通過利用不同的表面活性劑在水熱反應過程中納米材料的形貌能被調制[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。這種方法強烈地依賴前驅材料的陽離子與表面活性劑的比例、反應溫度、反應時間等[2]。總體上講這種方法給實驗者帶來了不方便的因素，如水熱反應過程中要不斷地試探前驅材料的陽離子與表面活性劑的比例、反應溫度、反應時間等。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過程中加入水楊酸鈉（SS）來調制NaGdF4：2%Er3+熒光粉的形貌和光學性質，實現了對NaGdF4：2%Er3+納米熒光粉材料的形貌的控制和光學性質的調節。

1 實驗部分

稱量CTAB 2.92 g溶于27 mL水中，并進行不斷的攪拌。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24 h，然后洗滌干燥待測試。用Omni-λ3007型穩態熒光光譜儀測量粉體的熒光光譜。

2 結果和討論

圖1水楊酸鈉（SS）調制的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制的NaGdF4：2%Er3+的形貌的變化。當低濃度（CTAB：SS=1∶0.5）的水楊酸鈉加入時，制備的樣品為納米棒形狀，長度大約為0.6～0.8 μm；當水楊酸鈉的比例增加，達到CTAB：SS=1∶1時，納米棒變長為1～2 μm，而且出現了不平整的界面。隨著水楊酸鈉的比例繼續增加，納米棒繼續變長，出現了麻花狀的節形狀，如圖1中c和d。當CTAB：SS=1∶4時，節狀的納米棒斷開成多個團聚在一起的納米棒，而且長度變小。當CTAB：SS=1∶8時，又出現了納米棒形狀，尺寸大約為0.5 μm。這種水楊酸鈉導致的納米棒形貌的變化可能歸因于水楊酸鈉的加入調節了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]。

進一步，我們研究了這6個樣品的光致發光性質。在1540 nm激發下這6個樣品的光致發光被測試，如圖2所示。所有的樣品都發射出4個發射峰：521 nm， 538 nm，654 nm，800 nm的熒光峰，這些發射峰來源于2H11/2→4I15/2，4S3/2→4I15/2， 4F9/2→4I15/2， 4I9/2→4I15/2躍遷。其中綠光的發射強度大于紅光的發射強度。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，四個發射峰的強度逐漸減小。隨著水楊酸鈉的比例繼續增加，從CTAB：SS=1∶2到CTAB：SS=1∶8變化時，四個發射峰的強度逐漸增加，而且紅光的發射強度大于綠光的發射強度。我們也研究了水楊酸鈉調制的NaGdF4：2%Er3+的綠光與紅光的積分強度比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重，在CTAB：SS=1∶4時R最小，在CTAB：SS=1∶1.5時R最大。以上變化說明了水楊酸鈉的加入調節了NaGdF4納米晶體的形貌，進而調節了NaGdF4的內部晶體，導致了熒光發射強度的變化。

3 結語

我們合成了NaGdF4：2%Er3+熒光粉，發現了水楊酸鈉的加入對熒光粉的形貌和光致發光性質的調節作用。水楊酸鈉的加入改變了熒光粉的形貌，從納米棒變為竹節棒，然后又變為納米棒。在1540 nm激發下水楊酸鈉的加入也改了熒光粉的熒光發射峰的強度。

參考文獻

[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，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相互作用性質的研究[J].合成技術及應用，2009（3）：12-14.endprint

摘 要：通過水熱反應法合成了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光性質的影響。結果發現水楊酸鈉的加入導致了熒光粉的形貌的演變，同時也改變了在1540 nm激發下熒光粉的熒光發射峰的強度比例。

關鍵詞：Er3+ 水楊酸鈉 熒光

中圖分類號：O614.3 文獻標識碼：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的出現，控制納米材料形貌的探索就引起了研究者的廣泛興趣。據報道，通過利用不同的表面活性劑在水熱反應過程中納米材料的形貌能被調制[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。這種方法強烈地依賴前驅材料的陽離子與表面活性劑的比例、反應溫度、反應時間等[2]。總體上講這種方法給實驗者帶來了不方便的因素，如水熱反應過程中要不斷地試探前驅材料的陽離子與表面活性劑的比例、反應溫度、反應時間等。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過程中加入水楊酸鈉（SS）來調制NaGdF4：2%Er3+熒光粉的形貌和光學性質，實現了對NaGdF4：2%Er3+納米熒光粉材料的形貌的控制和光學性質的調節。

1 實驗部分

稱量CTAB 2.92 g溶于27 mL水中，并進行不斷的攪拌。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24 h，然后洗滌干燥待測試。用Omni-λ3007型穩態熒光光譜儀測量粉體的熒光光譜。

2 結果和討論

圖1水楊酸鈉（SS）調制的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制的NaGdF4：2%Er3+的形貌的變化。當低濃度（CTAB：SS=1∶0.5）的水楊酸鈉加入時，制備的樣品為納米棒形狀，長度大約為0.6～0.8 μm；當水楊酸鈉的比例增加，達到CTAB：SS=1∶1時，納米棒變長為1～2 μm，而且出現了不平整的界面。隨著水楊酸鈉的比例繼續增加，納米棒繼續變長，出現了麻花狀的節形狀，如圖1中c和d。當CTAB：SS=1∶4時，節狀的納米棒斷開成多個團聚在一起的納米棒，而且長度變小。當CTAB：SS=1∶8時，又出現了納米棒形狀，尺寸大約為0.5 μm。這種水楊酸鈉導致的納米棒形貌的變化可能歸因于水楊酸鈉的加入調節了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]。

進一步，我們研究了這6個樣品的光致發光性質。在1540 nm激發下這6個樣品的光致發光被測試，如圖2所示。所有的樣品都發射出4個發射峰：521 nm， 538 nm，654 nm，800 nm的熒光峰，這些發射峰來源于2H11/2→4I15/2，4S3/2→4I15/2， 4F9/2→4I15/2， 4I9/2→4I15/2躍遷。其中綠光的發射強度大于紅光的發射強度。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，四個發射峰的強度逐漸減小。隨著水楊酸鈉的比例繼續增加，從CTAB：SS=1∶2到CTAB：SS=1∶8變化時，四個發射峰的強度逐漸增加，而且紅光的發射強度大于綠光的發射強度。我們也研究了水楊酸鈉調制的NaGdF4：2%Er3+的綠光與紅光的積分強度比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重，在CTAB：SS=1∶4時R最小，在CTAB：SS=1∶1.5時R最大。以上變化說明了水楊酸鈉的加入調節了NaGdF4納米晶體的形貌，進而調節了NaGdF4的內部晶體，導致了熒光發射強度的變化。

3 結語

我們合成了NaGdF4：2%Er3+熒光粉，發現了水楊酸鈉的加入對熒光粉的形貌和光致發光性質的調節作用。水楊酸鈉的加入改變了熒光粉的形貌，從納米棒變為竹節棒，然后又變為納米棒。在1540 nm激發下水楊酸鈉的加入也改了熒光粉的熒光發射峰的強度。

參考文獻

[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，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相互作用性質的研究[J].合成技術及應用，2009（3）：12-14.endprint