掺杂上转换纳米粒子的温敏性发光水凝胶的制备及性能

采用水热法,以聚乙烯亚胺(PEI)为表面改性剂,合成了水分散性较好的上转换纳米粒子(UC@PEI NPs)。考察了溶剂组成、反应时间、PEI分子量与加入量对UC@PEI NPs发光强度的影响,并进行了表征。结果显示:V(H2O)∶V(EG)=1∶1,PEI(Mw=10000)加入量为1.2 g,并于200℃反应8 h为最优合成条件。随后在UC@PEI NPs、聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAM)存在下,丙烯酰胺、N,N’-亚甲基双丙烯酰胺发生自由基聚合,制备复合水凝胶,采用SEM、拉伸试验机、发光光谱仪进行形貌、机械强度和发光温度响应性的表征。结果表明:该互穿网络结构复合水凝胶反复脱水溶胀后,材料保持完好,平均脱水率和溶胀率为81.18%和61.38%;应力作用下的应变量达到251.10%,机械强度为22.92 kPa;在980 nm近红外光激发下,当温度从20℃升至48℃时,540 nm处(Er3+,4S3/2→4I15/2)的发光强度减少42.64%,而当温度下降,发光强度可逆回升。说明该复合水凝胶具有可逆的上转换发光温度响应性,材料稳定性和拉伸性良好,并且有一定的机械强度。