油溶性NaYF4:Yb/Pr核心–壳结构纳米粒子

文章来源 : 齐岳生物

作者:小编zyl

发布时间 : 2026-05-08 14:52:22

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产品名称:油溶性NaYF4:Yb/Pr核心–壳结构纳米粒子

产品描述:

油溶性NaYF4:Yb/Pr核心–壳结构纳米粒子

油溶性NaYF4:Yb/Pr (15/0.5%)@NaYF4纳米粒子是一类典型的稀土掺杂上转换纳米材料,采用核心–壳(core–shell)结构设计,核心由掺杂15%钇镱(Yb³⁺)和0.5%铕(Pr³⁺)的NaYF4组成,直径约80 nm,外包一层纯NaYF4壳层厚度约20 nm,总粒径约30 nm,形成完整的核心–壳结构。该纳米粒子稳定分散在油相中,浓度为5 mg/ml,显示出良好的化学稳定性和光学性能,适合在有机溶剂体系中使用。

核心–壳结构设计的优势在于显著增强上转换荧光效率,同时抑制表面猝灭效应。Yb³⁺离子作为敏化剂,通过吸收近红外光(980 nm)能量并将其传递给Pr³⁺发射中心,实现能量上转换过程,产生从近红外到可见光的发射。Pr³⁺离子掺杂量低(0.5%),有效避免能量转移损失,同时保持高亮度和可控发射波长。这种结构同时提供了核心保护,降低了环境对荧光性能的干扰,提高材料的光学稳定性和长期存储稳定性。

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结构与制备特点

该纳米粒子采用高温热注射法或溶剂热法制备,通过严格控制反应温度、前驱体浓度及反应时间,实现核层和壳层的确生长,保证80 nm核心和20 nm壳层厚度的均匀性。核心–壳结构不仅改善了荧光性能,还增强了颗粒的化学稳定性,防止掺杂稀土离子与外界环境发生反应。粒径均一且分布窄,使得样品在油相中呈现良好的分散性,无明显聚集现象,便于后续功能化或复合材料制备。

外壳材料选择纯NaYF4,是因为其晶格匹配性好,可形成完整包覆,同时具有良好的化学惰性,保证纳米粒子在高温或有机溶剂环境中不发生降解或溶解。油溶性分散体系保证颗粒可直接应用于有机相的功能化和复合体系,如光学器件、有机溶剂加工或复合膜制备。

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光学性能与优势

1. 上转换发射特性:该纳米粒子在980 nm近红外激发下,通过Yb³⁺ → Pr³⁺能量传递实现可见光发射,呈现高亮度绿色或红色光谱输出,具体发射波长可通过掺杂比例调整,以适配不同应用需求。

2. 高量子效率:核心–壳结构有效抑制表面猝灭,使得荧光量子效率明显提升。对于需要高信噪比的光学检测、成像或光学器件,该特性尤为关键。

3. 光稳定性强:稀土离子发射中心具有的光化学稳定性,在连续激发条件下荧光衰减小,可长期使用于激光标记、光学传感和光电转换系统。

4. 窄发射带宽:Pr³⁺离子产生的特征发射线较窄,便于在多色编码和光学信号传输中实现准分辨,适合高密度光学存储和多通道光学标记应用。

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应用前景

油溶性NaYF4:Yb/Pr纳米粒子凭借其核心–壳结构和光学性能,在科研和工业领域具有广泛应用前景:

1. 光学编码与标记:窄发射谱线和高荧光强度使其可用于安全标识、多色编码、生物标记及防伪材料。

2. 光学传感:基于近红外激发的上转换荧光可用于温度、压力或化学环境传感,避免可见光干扰,提高检测灵敏度。

3. 复合功能材料:油溶分散体系适合与高分子、树脂或膜材料复合,制备功能光学薄膜、上转换光纤或有机光电器件。

4. 生物医学影像(间接应用):虽然本品油溶性,但通过进一步表面改性和水相转化,可拓展至体外成像或光敏**研究。

5. 光电子器件:可作为激光波长转换、光电显示及光学开关的活性材料,利用近红外光激发实现高效可见光输出。

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使用与储存建议

1. 分散与使用:在使用前建议轻轻摇匀或超声分散,以确保油相中均匀分散。可与其他油溶性功能分子复合使用。

2. 储存条件:避免强光照射及高温环境,建议储存在干燥、避光的环境中。纳米粒子在油相中长期储存保持良好的分散性与荧光性能。

3. 安全注意:纳米材料具有较高表面积,操作时建议佩戴手套和防护眼镜,避免吸入或接触皮肤。

4. 进一步功能化:油溶性纳米粒子可通过表面配体交换或化学修饰,实现与荧光染料、药物或生物分子耦合,扩展其在功能材料和生物检测领域的应用。

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技术参数总结

参数   说明                   

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核材料  NaYF4:Yb/Pr (15/0.5%)

核直径  80 nm                

壳材料  NaYF4                

壳厚度  20 nm                

总粒径  30 nm                

分散体系 油溶性                  

浓度   5 mg/ml              

激发波长 980 nm (近红外)         

发射波长 可见光(绿色/红色,可调)        

光学优势 高亮度、窄发射、抑制猝灭、光稳定性好   

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油溶性NaYF4:Yb/Pr (15/0.5%)@NaYF4纳米粒子,以其核心–壳结构、稳定的油溶性分散体系以及的上转换荧光特性,为材料科学、光学功能化和光电子领域提供了可靠的纳米平台。其可调控的光学输出、良好的化学稳定性以及潜在的功能化能力,使其在科研实验、功能复合材料及光学器件构建中具备广泛应用价值。

西安齐岳生物科技有限公司专业提供高品质上转换纳米材料,涵盖油溶性与水溶性核壳型上转换纳米颗粒(UCNPs),稀土掺杂体系包括Yb³⁺、Er³⁺、Tm³⁺、Nd³⁺等,可实现808 nm或980 nm近红外激发的蓝光、绿光、红光及NIR-II发射。公司提供多种表面修饰选择,如PEG、PEG-COOH、PEI、PAA及油酸修饰,以满足科研和应用中的水溶性、油溶性及功能化需求。产品粒径均一、结晶度高、光学性能稳定、发光亮度高,广泛适用于生物荧光成像、深层组织示踪、光学传感、光学编码、信息防伪以及光电器件等领域。齐岳生物致力于为科研与产业用户提供可靠、可定制化的上转换纳米材料解决方案,推动纳米光学及生物医学研究的发展。

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