[发明专利]二元纳米晶超晶格材料及其制备方法

说明书

本发明提供一种二元纳米晶超晶格材料，所述二元纳米晶超晶格材料为镧系掺杂上转换发光纳米晶UCNPs与Au纳米颗粒自组装而成的准晶结构的UCNPs‑Au超晶格。本发明还提供该二元纳米晶超晶格材料的制备方法。该二元超晶格材料结构均一、厚度易于调控，二维准晶结构的范围可达到微米级别，能够实现在准晶结构中研究Au纳米颗粒的等离子体效应对上转换发光性质的调控作用。

技术领域

本发明涉及上转换发光材料技术领域，特别涉及一种二元纳米晶超晶格材料及其制备方法。

背景技术

上转换发光纳米材料(UCNPs)具有反斯托克斯位移，即能将低能量光子转换为高能量光子，因此在显示、多色成像和信息安全等方面具有广泛的应用前景。目前，可控调节并改善UCNPs的发光性能成为了人们关注的研究热点。其中，将UCNPs与贵金属纳米结构(比如，Au)结合，通过等离子体共振效应调控其上转换发光过程成为了一种有效手段。在相应电磁波作用下，贵金属表面会产生较强局部场，即局部表面等离振子共振(LSPR)，可以极大地改变上转换光子辐射过程，从而调制上转换发光性能。

目前，主要是通过构筑UCNPs-Au“卫星”或“核-壳”结构、无序二维堆积结构、或通过单粒子操纵(例如，通过原子力显微镜)来实现两者之间构象关系控制，从而影响上转换发光性质。而尚未在准晶结构中探讨过Au等离子体效应对上转换发光性质的调控作用。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种二元纳米晶超晶格材料及其制备方法，旨在获得准晶结构的UCNPs-Au超晶格，以便于在准晶结构中研究Au等离子体效应对上转换发光性质的调控作用。

为实现上述目的，本发明提出一种二元纳米晶超晶格材料，所述二元纳米晶超晶格材料为镧系掺杂上转换发光纳米晶UCNPs与Au纳米颗粒自组装而成的准晶结构的UCNPs-Au超晶格。

可选地，所述镧系掺杂上转换发光纳米晶UCNPs为NaGdF₄:Yb/Er UCNPs，所述Au纳米颗粒为十二硫醇表面的Au纳米颗粒。

可选地，所述十二硫醇的Au纳米颗粒与所述NaGdF₄:Yb/Er UCNPs的粒子有效直径比例范围为0.60～0.66。

可选地，所述准晶结构的UCNPs-Au超晶格具有12次旋转对称轴。

本发明还提供一种二元纳米晶超晶格材料的制备方法，包括以下步骤：

S1、将镧系掺杂上转换发光纳米晶UCNPs分散液与Au纳米颗粒分散液混合形成混合胶体溶液；

S2、将步骤S1得到的混合胶体溶液滴至基底上；以及，

S3、对步骤S2得到基底上的混合胶体溶液进行溶剂蒸发至干燥，在基底上形成二元有序超晶格薄膜。

进一步地，所述步骤S1之前，还包括以下步骤：

S0、分别制备镧系掺杂上转换发光纳米晶UCNPs和Au纳米颗粒，并分别分散于有机溶剂中。

进一步地，所述步骤S0具体包括以下步骤：

通过热分解方法合成NaGdF₄:Yb/Er UCNPs，并分散于己烷中，得到UCNPs分散液；以及，

合成十二硫醇表面的Au纳米颗粒，并分散于己烷中，得到Au纳米颗粒分散液。

进一步地，所述步骤S1具体为：

将NaGdF₄:Yb/Er UCNPs分散液与十二硫醇表面的Au纳米颗粒分散液混合得到混合胶体溶液，其中十二硫醇表面的Au纳米颗粒分散液与NaGdF₄:Yb/Er UCNPs分散液的粒子有效直径比例范围为：0.60～0.66。