Sc-based稀土上转换纳米颗粒的制备方法

摘要：稀土氟化物由于具有强的离子键，从而显示出低声子能的特性，其透光范围从近紫外一直延伸到中红外波段，特别适合作为纳米晶体、上转换发光材料的基质。如今已经存在许多氟化物上转换基质材料，包括NaYF4、LiYF4、NaGdF4、BaLuF4等。近年来，关于Sc -based MYF4（M=Li，Na，K）基质材料的研究越来越多的被报道。本文主要介绍了近年来Sc-based稀土纳米颗粒的制备方法，评述了不同方法的优缺点。

关键词：上转换纳米颗粒，稀土，研究进展，Sc，制备

在诸多种类的红外上转换纳米荧光材料中，无机氟化物材料在光学应用方面有着更突出的优势，因为与其他氧化物、硫化物材料相比，氟化物具有较低的声子能和高透明度，从而减少了非辐射弛豫。由于氟化物独特的性能，近年来一直在开展稀土氟化物的相关研究，其中Y³ /Ln³ -based稀土氟化物一直是研究的重点，而Sc-based氟化物却被忽视了。最近几年，关于Sc-based稀土氟化物的研究逐渐开展起来。在稀土元素中，Sc有着最小的离子半径和特殊的电子构型。因此，Sc-based氟化物有着和Y³ /Ln³ -based氟化物不同的光学性能，Sc-based氟化物也应该是一种优秀的上转换基质材料，并在PL、场发射显示器、生物成像和磁共振成像领域有着广阔的应用。

1 稀土掺杂AScF₄：Ln³ 纳米颗粒的合成

1.1高温热分解法

在过去数十年中，热分解法一直是一种有效的合成高品质，晶粒尺寸形貌可控的稀土氟化物纳米颗粒的方法。热分解法将稀土金属前驱体和基质材料的在高沸点的非极性溶剂中进行加热并最终得到纳米颗粒的，在表面活性剂的作用下，溶解在高沸点有机溶剂中的前驱体发生热分解反应，最终在无水溶剂中制备得到稀土共掺杂的氟化物纳米颗粒。我们通常会通过在颗粒表面附加配体来控制颗粒的生长，并提高其在溶液中的稳定性。在目前报道的使用热分解法的文献中，常用的前驱体为稀土元素有机酸盐，包括三氟醋酸盐、乙酰乙酸盐、油酸盐，醋酸盐等。表面活性剂为油胺（OAm）或者油酸（OA）。Zhang的课题组以三氟醋酸盐为前驱体，使用热分解法制备了Na_xScF_{3 x}纳米晶。通过控制Na（CF₃COO）和Sc（CF₃COO）₃的摩尔比，可以调节纳米晶相从Na₃ScF₆到NaScF₄的转变。