ScF_3,NaScF_4,(NH_4)_2NaScF_6的可控合成与上转换发光性能的研究

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Sc^(3+)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ScF_3∶Yb^(3+)/Er^(3+),NaScF_4∶Yb^(3+)/Er^(3+),(NH_4)_2NaScF_6∶Yb^(3+)/Er^(3+)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NH_4F和Ln^(3+)的比例(NH_4F/Ln^(3+)=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NH_4F/Ln^(3+)为2.5∶1时,生成了纯立方相的ScF_3;在NH_4F/Ln^(3+)为4∶1时,生成了六角相的NaScF_4;在NH_4F/Ln^(3+)为40∶1时,生成了一种纯立方相的新型基质材料(NH_4)_2NaScF_6,样品结晶度高,形貌均一,有正方形片状和足球状多面体;在980nm红外激光的激发下,不同NH_4F/Ln^(3+)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NH_4F一种原料的用量,就可以生成ScF_3∶Yb^(3+)/Er^(3+),NaScF_4∶Yb^(3+)/Er^(3+)和(NH_4)_2NaScF_6∶Yb^(3+)/Er^(3+)三种不同的产物,说明NH_4F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。