上轉換熒光絲素薄膜的制備及其性能研究.pdf

1、柔性熒光薄膜在太陽能電池、顯示器、LED、可植入設備中有著廣泛的研究和應用，其常用的熒光組分包括有機染料、熒光粉、量子點等發(fā)光材料。稀土上轉換納米顆粒(UCNPs)是一種在近紅外光激發(fā)下發(fā)出可見光的發(fā)光材料，與上述發(fā)光材料相比，UCNPs具有化學穩(wěn)定性高、光穩(wěn)定性高、熒光壽命長、反斯托克斯位移大、發(fā)光譜帶窄、光穿透深度大等諸多優(yōu)點，因而基于UCNPs的復合薄膜吸引了人們越來越多的關注。
　　目前熒光薄膜常用的母體材料主要是聚甲基丙

2、烯酸甲酯(PMMA)、聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚碳酸酯(PC)、聚苯乙烯(PS)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)等合成高分子聚合物。然而這些高分子聚合物來源于不可再生的石油資源，難以降解，其生產和使用給環(huán)境造成了巨大的傷害。特別是隨著生物相容性、可植入光電器件的發(fā)展，迫切需要一種能夠滿足生物相容、生物降解、可持續(xù)發(fā)展等特性的基底材料。
　　與高分子聚合物相比，絲素蛋白(SF)擁有優(yōu)異的光學性能、生物相容性、可植入性、生物降解性

3、和力學性能，易于加工成薄膜、凝膠、纖維、三維支架、海綿等各種形態(tài)。因此，將SF作為基底材料與UCNPs復合得到的熒光薄膜有可能在可穿戴、可植入、可降解的光電器件中有重要的應用價值。
　　本文以NaYF4∶Yb，Er為例，將絲素蛋白作為柔性基底材料與NaYF4∶Yb，Er復合制備了上轉換熒光復合薄膜。同時針對NaYF4∶Yb，Er熒光效率低的缺陷，基于等離子體增強上轉換發(fā)光的原理，利用Au納米顆粒和銀納米線(AgNWs)的表面等離子

4、體共振(SPR)效應制備了兩種熒光增強的復合薄膜。
　　(1)使用高溫熱分解法成功制備出平均粒徑為35 nm的β-NaYF4∶Yb，Er納米晶體，在980 nm激光激發(fā)下，熒光光譜有三個發(fā)射峰，分別對應于Er3+離子的2H11/2→4I15/2(520 nm)、4S3/2→4I15/2(540 nm)、4F9/2→4I15/2(660 nm)的能級躍遷，其主要的上轉換發(fā)光機制是能量傳遞上轉換。
　　(2)利用在硅片上旋涂Na

5、YF4∶Yb，Er再轉移到SF中風干成膜的方法制備了SF-UCNP復合薄膜。當NaYF4∶Yb，Er濃度為10 mg/mL時制備得到的SF-UCNP復合薄膜透光率高達88％。NaYF4∶Yb，Er納米晶體在SF基底中分散良好，沒有明顯的團聚現象。傅立葉紅外光譜(FT-IR)、熱分析結果表明絲素薄膜二級結構沒有發(fā)生變化。在980 nm激光激發(fā)下，SF-UCNP復合薄膜發(fā)出肉眼清晰可見的綠光。
　　(3)在硅片上旋涂NaYF4∶Yb，

6、Er，然后在其表面噴金后轉移到SF中風干成膜，制備了一種熒光增強的SF-UCNP-Au復合薄膜。噴金30 s得到的復合薄膜熒光強度增加最多，超過30s后，熒光強度急劇下降，此時非輻射衰減起主要作用，導致UCNPs熒光淬滅。噴金30 s得到的SF-UCNP-Au復合薄膜的透光率80％，熒光壽命減小。噴金對復合薄膜的微觀形貌沒有產生影響。
　　(4)將AgNWs和β-NaYF4∶Yb，Er依次旋涂在硅片表面，然后轉移到SF基底中，制備