[发明专利]红外光激发红绿蓝三色正交荧光发射的上转换纳米晶体材料及其制备方法

权利要求书

1. 一种红外光激发红绿蓝三色正交荧光发射的上转换纳米晶体材料，激发红外光分别为1532 nm，808 nm，980 nm；其特征在于，具有一核、七壳层的核壳结构，其中，一核为上转换发光中心核，能同时吸收1532 nm近红外激光能量；七壳层从内到外依次为：惰性隔离层、内层上转换发光层、能量传递层、808 nm近红外激光能量吸收层、惰性隔离层、外层上转换发光层同时也是980 nm近红外激光能量吸收层、惰性隔离层；

通过调节各个能量吸收层的厚度，可以达到过滤对应波长的红外激发光强度，使得各个能量吸收层各自独立地吸收不同波长红外激发光的能量，并将其最终传递到对应不同的发光中心；

所述的上转换发光中心核与上转换发光壳层包括基质和发光中心；其中，基质材料选自氟化物：NaYF₄、NaYbF₄、LiYF₄、KYF₄、NaGdF₄或NaLuF₄；发光中心稀土离子包括Ce³⁺、Pr³⁺、Nd³⁺、Sm³⁺、Eu³⁺、Tb³⁺、Dy³⁺、Ho³⁺、Er³⁺、Tm³⁺、Yb³⁺中的一种或者几种；发光中心的摩尔含量为0.01%~100%；

所述的能量传递层包括基质和能量迁移中心两部分；其中，基质材料选自氟化物：NaYF₄、NaYbF₄、LiYF₄、KYF₄、NaGdF₄或NaLuF₄；能量迁移中心材料为Nd³⁺、Yb³⁺中的一种或者两种；能量迁移中心的摩尔含量为0.01%~50%；

所述的能量吸收层包括基质材料，并同时包括能量吸收中心和能量迁移中心两部分；其中，基质材料包括氟化物：NaYF₄、NaNdF₄、NaYbF₄、LiYF₄、KYF₄、NaGdF₄或NaLuF₄；能量吸收中心材料为Nd³⁺、Yb³⁺中的一种或者两种；能量吸收中心的摩尔含量为10%~90%；能量迁移中心材料为Nd³⁺、Yb³⁺中的一种或者两种；能量迁移中心的摩尔含量为0.01%~50%。

2.一种如权利要求1所述的红外光激发红绿蓝三色正交荧光发射的上转换纳米晶体材料的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：

（1）壳层前驱体的制备：

a、稀土溶液前驱体的制备：在高温真空条件下将稀土盐溶解在高沸点的溶剂当中；其中，稀土盐选自：氯化物、硝酸盐、醋酸盐、氧化物、三氟乙酸盐、乙酰丙酮盐，包括的稀土元素为Y、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb或Lu；高沸点溶剂为：油酸、硬脂酸、癸酸、月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、十八烯、液体石蜡、橄榄油中的一种或者几种；溶解温度为20-150摄氏度；最终所得溶液的浓度为0.01 mol/L到5 mol/L；

b、三氟乙酸钠/钾/锂/钡溶液的制备：将三氟乙酸钠或三氟乙酸钾或三氟乙酸锂或三氟乙酸钡，溶解在高沸点溶剂中；高沸点溶剂为：油酸、硬脂酸、癸酸、月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、十八烯、液体石蜡、橄榄油中的一种或者几种；溶解温度为20-150摄氏度；最终所得溶液的浓度为0.01 mol/L到5 mol/L；

（2）上转换发光中心合成：在高温真空条件下将稀土盐溶解在高沸点的溶剂当中，加入其余反应物，在200-320摄氏度、惰性气体气氛下反应，即得到分散性和均匀性较好的稀土纳米晶体；其中，稀土盐选自：稀土氯化物、稀土三氟乙酸盐、稀土硝酸盐或者稀土醋酸盐；其余反应物选自：氟化铵、氟化钠、氟化锂、氟化钾、氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂中的一种或者几种；所述高温溶剂为油酸、油胺、三正辛基氧膦、十八烯或液体石蜡中的一种或几种；

（3）核@壳1核壳结构纳米晶体的合成：以上一步中制备的稀土纳米晶体为晶核，在高温条件下，根据壳层的组成需要，引入稀土溶液前驱体，引入方式为滴加，温度为150-340摄氏度；引入高沸点稀土溶液前驱体与三氟乙酸钠/钾/锂/钡溶液的体积比例为10:1到1:10；得到的材料记为@壳1核壳结构纳米晶体；

（4）核@壳1@壳2核壳结构纳米晶体的合成：以上一步中制备的核@壳1结构纳米晶体为晶核，在高温条件下，根据壳层的组成需要，引入壳层前驱体溶液，引入方式为滴加，温度为150-340摄氏度；每次引入高沸点稀土溶液前驱体与三氟乙酸钠/钾/锂/钡溶液的体积比例为10:1到1:10；得到的材料记为@壳2核壳结构纳米晶体；

（5）核@壳1@壳2@...@壳n核壳结构纳米晶体的合成：均以前一步中制备的核@壳1@壳2@...@壳n-1结构纳米晶体为晶核，在高温条件下，根据壳层的组成需要，引入壳层前驱体溶液，引入方式为滴加，温度为150-340摄氏度；每次引入高沸点稀土溶液前驱体与三氟乙酸钠/钾/锂/钡溶液的体积比例为10:1到1:10；直到n+7。