钪基氟化物化学性质稳定、 声子能量低、 无辐射弛豫概率较低, 是一种新型高效的基质材料, 并且Sc3+半径较小, 能与多种氨羧络合剂形成稳定的螯合物, 因而具有更加奇特的物理和化学性质, 近年来, 成为许多科学家研究的热点。 以聚乙烯二胺(PEI)作为表面活性剂, 采用水热法在反应温度为200 ℃时成功制备了ScF3∶Yb3+/Er3+, NaScF4∶Yb3+/Er3+, (NH4)2NaScF6∶Yb3+/Er3+纳米上转换发光材料。 通过X射线衍射仪(XRD)、 透射电镜(TEM)、 扫描电镜(SEM)和荧光光谱仪对所制备样品的晶相、 形貌和发光特性进行了研究, 结果显示: 通过改变反应物NH4F和Ln3+的比例(NH4F/Ln3+=1∶1, 2∶1, 25∶1, 3∶1, 4∶1, 6∶1, 10∶1, 20∶1, 30∶1, 40∶1, 50∶1)实现了对样品产物、 晶相、 形貌的控制。 当NH4F/Ln3+为25∶1时, 生成了纯立方相的ScF3; 在NH4F/Ln3+为4∶1时, 生成了六角相的NaScF4; 在NH4F/Ln3+为40∶1时, 生成了一种纯立方相的新型基质材料(NH4)2NaScF6, 样品结晶度高, 形貌均一, 有正方形片状和足球状多面体; 在980 nm红外激光的激发下, 不同NH4F/Ln3+比例生成的样品发光呈现桔黄→桔红→绿→黄绿等多种颜色的变化。 实验表明仅改变NH4F一种原料的用量, 就可以生成ScF3∶Yb3+/Er3+, NaScF4∶Yb3+/Er3+和(NH4)2NaScF6∶Yb3+/Er3+ 三种不同的产物, 说明NH4F的用量对产物的生成有决定性的作用, 对晶相的转换、 颜色的调控亦有重要影响。

以氟化钠和稀土硝酸盐为原料, 柠檬酸钠为表面活性剂, 采用水热法制备出微米级NaYF4∶Yb3+, Er3+上转换发光材料。 通过X射线衍射(XRD)、 扫描电子显微镜(SEM)和荧光光谱仪对所制备样品的晶相、 形貌和发光特性进行了研究。 结果表明, 通过调节NaF/RE3+的比例(5, 6, 7, 8, 9, 11), 实现了样品从立方相到六方相的转变, 样品的立方相和六方相的X射线衍射峰分别与标准卡片PDF#77-2042和PDF#16-0334完全匹配。 由扫描电镜图可以看出, 样品的结晶度高, 分散性好, 形貌从棒状转变为六边形片状。 样品的上转换荧光光谱显示, 随着NaF/RE3+的比例增大, 样品的红绿光发射峰均增强, 样品的520和539 nm处的绿光发射峰对应的是Er3+的2H11/2→4I15/2和4S3/2→4I15/2的能级跃迁, 而653 nm处的红光发射峰对应的是Er3+的4F9/2→4I15/2的能级跃迁。 由样品的色度坐标图得出, 调节NaF/RE3+的比例还可以实现样品的光色可调, 随着NaF/RE3+的比例增大, 样品的整体发光光色实现了从黄光区到近红光区的移动。 由上述结果可以得出, 通过相对简单的实验方法, 温和的实验条件和相对低廉的材料成本, 仅通过改变原材料中单一组分(NaF)物质的量, 就达到了样品NaYF4∶Yb3+, Er3+晶相、 形貌转变以及发光光色移动的良好控制。 荧光材料的晶相和形貌对其上转换发光的影响在光子器件和生物分析的研究中具有重要的潜在应用。