Page 71 - 精细化工2020年第2期

第 2 期 张 伟，等: 掺杂上转换纳米粒子的温敏性发光水凝胶的制备及性能 ·273·

积比从 1∶9 升高到 1∶1 的过程中，发光强度依次 的位置和宽度均与标准图谱 JCPDS No.28-1192 完
增大；而当 H 2 O 与 EG 的体积比继续升高时，发光 全 匹配，说 明所合成 的产物均 为纯六方 相
强度依次减小。这是因为当反应体系中水的比例过 （β-NaYF 4），而且结晶度和纯净度都很好。此外，随
小时，体系黏度过大，底物的运动较为困难；随着 着反应时间的加长，产物的衍射峰强度增加，结晶
水的增加，体系黏度逐渐降低，底物间相互接触概 度升高；但当反应时间超过 8 h，产物的衍射峰强度
率有所提升，有利于 UC@PEI NPs 纳米晶的沉积； 减弱，比反应时间为 6 h 的产物衍射峰强度略低。说
而当水的体积比超过 50%后，过量的水会溶解一部 明反应时间过长，小尺寸的粒子溶解增多，Ostwald
分纳米晶，造成产物减少 [20] 。通过对发光光谱的分 熟化速率加快，从而生成大尺寸的粒子，粒子的表
析可知，合成 UC@PEI NPs 反应体系的最优溶剂组分 面缺陷也相应增多 [21] ，导致发光强度降低，这也和
比例为 V(H 2 O)∶V(EG) = 1∶1。 图 2 中的现象保持一致。通过图 2 和图 3 所表现的
结果，将最优反应时间确定为 8 h，并继续探究 PEI
分子量和加入量对发光强度的影响。

图 3 反应时间为 2（a）、4（b）、6（c）、8（d）、10 h（e）
合成的 UC@PEI NPs 的 XRD 谱图
图 1 不同 V(H 2 O)∶V(EG)合成 UC@PEI NPs 的发光光谱 Fig. 3 XRD patterns of UC@PEI NPs synthesized at 2 (a),
Fig. 1 Luminescence spectra of UC@PEI NPs synthesized 4 (b), 6 (c), 8 (d) and 10 h (e)
with different V(H 2 O)∶V(EG)
在前文得出的最佳合成条件下，仅改变 PEI 的
在确定最优溶剂组分比例后，又对反应时间进
分子量（M w = 1800 和 M w = 10000），合成的 UC@PEI
行了考察。图 2 是不同反应时间下合成的 UC@PEI
NPs 的发光光谱如图 4 所示。当反应体系中 PEI 的
NPs 的发光光谱，从图中可以看出，随着反应时间
加入量一定时，M w = 10000 的 PEI 所改性的 UC@PEI
的延长，发光强度也逐渐增加，当超过 8 h 时，发
NPs 的发光强度明显高于 M w = 1800 的 PEI 的改性
光强度反而比 6 h 的发光强度更弱，说明反应时间
效果。这是由于高分子量的 PEI 具有更高的阳离子
过长会影响 UC@PEI NPs 的发光强度。 [22]
电荷密度 ，每个分子的配位位点比低分子量 PEI
多，因此，PEI 分子能与更多的上转换纳米粒子形
成配位键，并且结合紧密 [23] 。

图 2 不同反应时间合成 UC@PEI NPs 的发光光谱
Fig. 2 Luminescence spectra of UC@PEI NPs synthesized
at different reaction times

图 4 不同 PEI 分子量合成 UC@PEI NPs 的发光光谱
图 3 为不同反应时间下合成的 UC@PEI NPs 的 Fig. 4 Luminescence spectra of UC@PEI NPs synthesized
XRD 谱图，5 种纳米晶的 XRD 图谱中所有衍射峰 by PEI with different relative molecular mass