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Solvothermal Synthesis of Lanthanide-doped NaYF4 Upconversion

  • Lanthanide-doped NaYF4 upconversion nano- and microcrystals were synthesized via a facile solvothermal approach. Thereby, the influence of volume ratios of ethylene glycol (EG)/H2O, molar ratios of NH4F/RE3+ (RE3+ represents the total amount of Y3+ and rare-earth dopant ions), Gd3+ ion contents, types of activator dopant ions, and different organic co-solvents on the crystal phase, size, and morphology of the resulting particles were studied systematically. A possible formation mechanism for the growth of crystals of different morphology is discussed. Our results show that the transition from the α- to the β-phase mainly depends on the volume ratio of EG/H2O and the molar ratio of NH4F/RE3+, while the morphology and size could be controlled by the type of organic co-solvent and Gd3+ dopant ions. Furthermore, the reaction time has to be long enough to convert α-NaYF4 into β-NaYF4 during the growth process to optimize the upconversion luminescence. The formation of larger β-NaYF4Lanthanide-doped NaYF4 upconversion nano- and microcrystals were synthesized via a facile solvothermal approach. Thereby, the influence of volume ratios of ethylene glycol (EG)/H2O, molar ratios of NH4F/RE3+ (RE3+ represents the total amount of Y3+ and rare-earth dopant ions), Gd3+ ion contents, types of activator dopant ions, and different organic co-solvents on the crystal phase, size, and morphology of the resulting particles were studied systematically. A possible formation mechanism for the growth of crystals of different morphology is discussed. Our results show that the transition from the α- to the β-phase mainly depends on the volume ratio of EG/H2O and the molar ratio of NH4F/RE3+, while the morphology and size could be controlled by the type of organic co-solvent and Gd3+ dopant ions. Furthermore, the reaction time has to be long enough to convert α-NaYF4 into β-NaYF4 during the growth process to optimize the upconversion luminescence. The formation of larger β-NaYF4 crystals, which possess a higher upconversion luminescence than smaller particles, proceeds via intermediates of smaller crystals of cubic structure. In summary, our synthetic approach presents a facile route to tailor the size, Crystal phase, morphology, and luminescence features of upconversion materials.zeige mehrzeige weniger

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Autor*innen:C. Sun, Michael Schäferling, Ute Resch-GengerORCiD, M. Gradzielski
Dokumenttyp:Zeitschriftenartikel
Veröffentlichungsform:Verlagsliteratur
Sprache:Englisch
Titel des übergeordneten Werkes (Englisch):ChemNanoMat
Jahr der Erstveröffentlichung:2021
Organisationseinheit der BAM:1 Analytische Chemie; Referenzmaterialien
1 Analytische Chemie; Referenzmaterialien / 1.2 Biophotonik
Veröffentlichende Institution:Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM)
Verlag:Wiley
Jahrgang/Band:7
Ausgabe/Heft:2
Erste Seite:174
Letzte Seite:183
DDC-Klassifikation:Naturwissenschaften und Mathematik / Chemie / Analytische Chemie
Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / Ingenieurwissenschaften / Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
Freie Schlagwörter:Brightness; Lanthanide; Lifetime; NIR; Nano; Nanomaterial; Photoluminescence; Photophysics; Quantum yield; Single particle; Surface chemistry; Synthesis; Upconversion nanoparticle
Themenfelder/Aktivitätsfelder der BAM:Material
Material / Nano
Umwelt
Umwelt / Sensorik
DOI:10.1002/cnma.202000564
URN:urn:nbn:de:kobv:b43-520307
Verfügbarkeit des Dokuments:Datei für die Öffentlichkeit verfügbar ("Open Access")
Lizenz (Deutsch):License LogoCreative Commons - CC BY - Namensnennung 4.0 International
Datum der Freischaltung:25.01.2021
Referierte Publikation:Ja
Datum der Eintragung als referierte Publikation:25.01.2021
Schriftenreihen ohne Nummerierung:Wissenschaftliche Artikel der BAM
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