Ce3+掺杂核壳结构NaYF4双激发纳米颗粒在防伪安全领域的创新应用研究

本文报道了NaYF4:Yb/Ho/Ce@NaYF4:Ce/Tb核壳纳米晶的双模式发光特性，通过Ce3+-Ho3+交叉弛豫（CR）实现上转换（UC）发光调控，并利用Ce3+→Tb3+能量转移产生下转移（DS）发光，为高端防伪技术提供了新型多功能光学平台。

　　

Section snippets

Chemicals

实验采用六水合氯化钬（HoCl₃·6H₂O, 99.9%）、六水合氯化镱（YbCl₃·6H₂O, 99.9%）、六水合氯化铈（CeCl₃·6H₂O, 99.9%）、水合氯化铽（TbCl₃·6H₂O, 99.9%）及六水合氯化钇（YCl₃·6H₂O, 99.9%）作为稀土源，氢氧化钠（NaOH）、氟化铵（NH₄F）、1-十八烯（ODE）和油酸（OA）为反应介质，所有试剂均通过优化配比与合成条件以提升纳米颗粒稳定性。

Results and discussion

研究团队成功构建了NaYF₄:20%Yb,2%Ho,x%Ce@NaYF₄:Ce,Tb（x=0-20）核壳纳米颗粒体系。已知Yb³⁺/Ho³⁺离子对是实现高效上转换发光的经典组合，而本研究创新性地引入Ce³⁺离子作为能量调控枢纽：在980 nm近红外激发下，Ce³⁺通过与Ho³⁺的交叉弛豫过程动态调节红绿光发射比例，实现可调谐上转换发光；在254 nm紫外激发下，壳层中Ce³⁺→Tb³⁺的能量转移则触发强烈的绿色下转移发光，形成双模式光学指纹。

Conclusion

该研究通过精准的核壳结构设计与稀土离子协同掺杂，实现了单颗粒水平上的紫外/近红外双激发响应。Ce³⁺离子兼具紫外光捕获器、交叉弛豫调解器双重功能，其与Tb³⁺的能量转移通道进一步拓展了发光维度。这种具有光学编码特性的纳米平台为高端防伪及信息安全领域提供了革新性解决方案。