Page 72 - 精细化工2020年第2期

·274· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 37 卷

接下来以 M w = 10000 的支化形 PEI 为表面改性 2.2 UC@PEI NPs 的表征
剂，研究了 PEI 加入量对发光强度的影响，结果如图 为了进一步验证上转换纳米粒子表面是否有
5 所示。从图中可以很直观地看出，当 PEI 加入量 PEI，对其进行了红外表征，结果见图 7。图 7 a 和
达到 1.2 g 时，发光强度最大，加入量继续增大时发光 图 7 b 分别是 UC@PEI NPs 和 PEI（M w = 10000）的
-1
强度明显下降。这可能是因为PEI加入量适当增加时， 红外光谱，从图 7 b 可以看出，3427 cm 处的强吸
-1
PEI 能通过界面分子识别降低无机纳米晶特定晶面 收峰对应 N—H 的伸缩振动峰，1645 cm 处的吸收
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的表面自由能 [24] ，使得纳米粒子通过 Ostwald 熟化 峰对应 N—H 的弯曲振动峰，1391 和 1112 cm 处的
自发生长，达到新的热力学平衡，形成更多稳定的 吸收峰对应 C—N 的伸缩振动峰，这些吸收峰与 PEI
UC@PEI NPs [25] ，有利于提高发光强度；而当 PEI 的红外特征吸收峰一致 [15,19] 。而图 7 a 中也出现了图
加入量过多时，上转换纳米粒子表面被大量的 PEI 7 b 中的这些特征吸收峰，这说明所合成的 UC@PEI
包覆，导致荧光猝灭 [26-27] ，发光强度明显减弱。 NPs 表面包覆有 PEI。

图 5 不同 PEI 加入量合成 UC@PEI NPs 的发光光谱
Fig. 5 Luminescence spectra of UC@PEI NPs synthesized 图 7 UC@PEI NPs（a）和 PEI（b）的红外光谱
by different PEI addition dosages Fig. 7 FTIR spectra of UC@PEI NPs (a) and PEI (b)

通过上述一系列实验，得出了最佳合成条件，据
接下来对 UC@PEI NPs 水溶液进行 TEM 表征，
此合成了 UC@PEI NPs，用于后续实验。在有外在
结果如图 8 所示。在本文的反应条件下，纳米晶会
光源的环境中，拍摄了溶液在有无 980 nm 近红外光
沿（001）晶面进行纵向生长 [19,28] ，生成如图 8 a 中
激发情况下的光学照片。从图 6 a 可知，在没有激
所示的实心棒状粒子，可以看出粒子的平均长度约
光照射时，透过无色透明的 UC@PEI NPs 水溶液能
为 200 nm，平均直径约为 50 nm，长径比约为 4。从
清晰地看到西南民族大学校徽上的南大门“彩虹桥”
图 8 b 可以看出，单个粒子表面有层颜色较浅的包
和建校元年“1951”，在 980 nm 近红外光激发时，溶
覆物，即为 PEI。
液中形成了一条笔直而又明亮的绿色光路，如图 6 b
所示。相关结果说明最优条件下合成的 UC@PEI NPs
在水中的分散性良好，这归因于 PEI 携带有大量亲
水性基团氨基 [23] 。

图 8 UC@PEI NPs 的透射电子显微镜图
Fig. 8 Transmission electron microscopy images of
UC@PEI NPs

图 9 是对 UC@PEI NPs 水溶液进行的 Zeta 电位
图 6 UC@PEI NPs 水溶液在环境光（a）、980 nm 激光（b）
表征，可以得知 Zeta 电位为+20.9 mV，结果表明
下的照片
Fig. 6 Photographs of UC@PEI NPs aqueous solution UC@PEI NPs 表面的确带有正电荷，同时，该电位
under ambient light (a) and 980 nm laser (b) 值也说明 UC@PEI NPs 水溶液稳定性较好 [29] 。