Nghiên cứu tổng hợp vật liệu phát quang chuyển đổi ngược nanocomposite β NaYF4 bằng phương pháp dung nhiệt

TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ, Trường Đại học Khoa học, ĐH Huế

Tập 12, Số 2 (2018)

NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VẬT LIỆU PHÁT QUANG CHUYỂN ĐỔI NGƢỢC
NANOCOMPOSITE β-NaYF4:Yb:Er BẰNG PHƢƠNG PHÁP DUNG NHIỆT

Ngơ Thị Mỹ Hịa1*, Dƣơng Văn Hậu2, Bùi Quang Thành1, Trần Thái Hịa1
Khoa Hóa học, Trường Đại học Khoa học, Đại học Huế

1

Khoa Cơ bản, Trường Đại học Nông Lâm, Đại học Huế

2

*Email:
Ngày nhận bài: 20/6/2018; ngày hồn thành phản biện: 02/7/2018; ngày duyệt đăng: 4/7/2018
TĨM TẮT
Vật liệu phát quang chuyển đổi ngược nanocomposite NaYF4:Yb:Er được tổng hợp
bằng phương pháp dung nhiệt. Các yếu tố ảnh hưởng dung môi, nhiệt độ, và thời
gian được khảo sát nhằm tối ưu hóa quy trình tổng hợp vật liệu. Nghiên cứu chỉ ra
rằng quy trình tổng hợp với hệ dung môi ethanol-ethylene glycol, nhiệt độ 200 °C,
và thời gian 36 giờ là điều kiện phản ứng tối ưu để tổng hợp vật liệu phát quang
chuyển đổi ngược nanocomposite có cấu trúc tinh thể lục phương β-NaYF4:Yb:Er.
Phân tích ảnh TEM cho thấy sản phẩm là các hạt nano gần cầu có độ đồng đều về
hình dạng và kích thước rất cao, đường kính trung bình khoảng 20 nm. Phân tích
XRD chỉ ra rằng gần như hoàn toàn thu được vật liệu cấu trúc tinh thể βNaYF4:Yb:Er tinh khiết.
Từ khóa: NaYF4:Yb:Er, β-NaYF4:Yb:Er, phát quang, chuyển đổi ngược,
nanocomposite.

1. MỞ ĐẦU
Trong những năm gần đây, những nghiên cứu tổng hợp và khảo sát tính chất
của vật liệu nano phát quang chứa các ion đất hiếm đã và đang thu hút sự quan tâm
của các nhà khoa học nhằm triển khai các ứng dụng của chúng trong kỹ thuật truyền
thơng, hiển thị hình ảnh, chiếu sáng, đánh dấu huỳnh quang bảo mật [1] và bước đầu
ứng dụng trong y sinh học [2]. Các ion đất hiếm được chú ý trong các lĩnh vực khoa
học và công nghệ cao, đặc biệt trong lĩnh vực quang học do tính phát quang mạnh,
vạch rất hẹp, thời gian sống phát quang dài và rất bền. Hơn nữa các ion đất hiếm có
thể phát quang trong vùng phổ tử ngoại, khả kiến và mở rộng sang vùng phổ hồng
ngoại. Đến nay, hiện tượng phát quang chuyển đổi ngược, nghĩa là chuyển đổi bức xạ
kích thích có bước sóng dài (năng lượng thấp) thành bức xạ phát xạ có bước sóng ngắn
25


Nghiên cứu tổng hợp vật liệu phát quang chuyển đổi ngược nanocomposite β-NaYF4:Yb:Er …

hơn (năng lượng cao hơn) vẫn chỉ thực hiện được với các vật liệu phát quang chứa ion
đất hiếm. Về bản chất vật lý quang học, quá trình phát quang của các vật liệu chứa ion
đất hiếm là sự chuyển dời nội tại của lớp electron 4f, được che chắn của lớp electron
bên ngồi, nên ít phụ thuộc vào mơi trường và vì vậy tính chất phát quang ổn định.
Đây là đặc trưng rất quan trọng và khác biệt với các vật liệu phát quang khác như chất
màu hữu cơ, các vật liệu bột phát quang với ion kích hoạt là ion kim loại chuyển tiếp,
hay các vật liệu phát quang bán dẫn.
Hiện nay, hướng nghiên cứu sử dụng các hạt nano phát quang trong đánh dấu
huỳnh quang đang phát triển mạnh mẽ. Trong phương pháp đánh dấu truyền thống,
ánh sáng kích thích ở vùng phổ tử ngoại hoặc vùng khả kiến khá hạn chế vì khả năng
xâm nhập vào mô sinh học yếu. Sự phát quang tự phát của các phân tử sinh học có thể
xuất hiện, thêm vào đó, ánh sáng tử ngoại cũng có thể phá hủy các phân tử sinh học.
Trong khi đó, đánh dấu huỳnh quang sử dụng vật liệu nano phát quang chuyển đổi
ngược có thể tránh được những bất lợi do huỳnh quang tự phát của phân tử sinh học,

sự phá hủy phân tử sinh học khi kích thích bằng ánh sáng tử ngoại; mặt khác, vật liệu
này thân thiện với mơi trường và con người [3].
Đã có rất nhiều cơng trình cơng bố về các loại vật liệu nano phát quang chuyển
đổi ngược khác nhau, trong đó vật liệu nền NaYF4 pha tạp các nguyên tố đất hiếm Yb
và Er dưới dạng các ion (NaYF4:Yb:Er) là một trong những vật liệu phát quang chuyển
đổi ngược có hiệu suất cao nhất. NaYF4 đóng vai trị là mạng chủ, Er3+ đóng vai trị là
ion phát quang (ion kích hoạt), Yb3+ đóng vai trị là ion tăng nhạy vì nó có tiết diện hấp
thụ ở vùng 980 nm lớn hơn Er3+. Vật liệu này có khả năng hấp thụ bức xạ ở vùng hồng
ngoại (980 nm) cho phát xạ chuyển đổi ngược ở vùng xanh lá cây (520-570 nm) và vùng
đỏ (630-680 nm) [4]. Cho đến nay đã có nhiều phương pháp hóa học được áp dụng để
tổng hợp thành cơng loại vật liệu này như phương pháp dung nhiệt, phân hủy nhiệt,
đồng kết tủa, sol-gel,… [5]. So với các phương pháp tổng hợp vật liệu nano khác,
phương pháp dung nhiệt có nhiều lợi thế hơn như nhiệt độ tổng hợp tương đối thấp,
kích thước, cấu trúc và hình thái sản phẩm dễ điều chỉnh, thiết bị và quá trình tổng
hợp đơn giản [6].
Bên cạnh đó, xét về cấu trúc tinh thể thì NaYF4 có hai loại là cấu trúc tinh thể α
(cấu trúc lập phương) và β (cấu trúc lục phương). Trong đó, β-NaYF4 có nhiều ưu điểm
hơn, bền nhiệt hơn và được sử dụng phổ biến hơn. Các ion Yb3+ do có bán kính nhỏ
hơn so với Y3+ nên dễ dàng thay thế vào vị trí Y3+ trong mạng tinh thể, giúp quá trình
phân tán tốt hơn, tránh hiện tượng kết tụ đám dẫn đến quá trình dập tắt phát quang
do nồng độ thể tích hạt quá lớn. Một số nghiên cứu còn chỉ ra rằng cường độ phát
quang chuyển đổi ngược đối với ánh sáng xanh lục của β-NaYF4:Yb:Er lớn hơn 10 lần
so với của α-NaYF4:Yb:Er và tổng cường độ phát quang chuyển đổi ngược đối với cả
ánh sáng xanh lục và đỏ của β-NaYF4:Yb:Er lớn hơn 4,4 lần so với của α-NaYF4:Yb:Er
[7].
26


TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ, Trường Đại học Khoa học, ĐH Huế

Tập 12, Số 2 (2018)

Trong nghiên cứu này, vật liệu nano NaYF4:Yb:Er được tổng hợp dựa trên cơ sở
phương pháp dung nhiệt. Các yếu tố dung môi, nhiệt độ, và thời gian phản ứng được
khảo sát nhằm tối ưu hóa quy trình tổng hợp vật liệu phát quang chuyển đổi ngược
nanocomposite có cấu trúc tinh thể lục phương β-NaYF4:Yb:Er, loại tinh thể có nhiều
tính chất ưu việt hơn.

2. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Hóa chất
Yttrium (III) nitrate hexahydrate (Y(NO3)3∙6H2O), Ytterbium (III) nitrate
pentahydrate Yb(NO3)3∙5H2O, Erbium (III) nitrate pentahydrate Er(NO3)3∙5H2O,
Ammonium fluoride (NH4F) xuất xứ từ Sigma-Aldrich, Sodium Hydroxide (NaOH),
Oleic Acid (OA, 90%), ethanol (EthOH), Ethylene Glycol (EG) xuất xứ từ Xilong
Chemicals và được sử dụng trực tiếp mà không tiến hành tinh chế lại.
2.2. Các phƣơng pháp xác định đặc trƣng vật liệu
Hình thái của vật liệu được phân tích dưới ảnh kính hiển vi điện tử truyền qua
(Transmission Electron Microscopy, TEM) trên thiết bị JEOL-1010 (Japan). Cấu trúc
mạng tinh thể được phân tích trên giản đồ nhiễu xạ tia X (X-ray Diffraction, XRD) trên
thiết bị D8-ADVANCE-BRUKER (Germany). Thành phần nguyên tố được phân tích
bằng phương pháp tán sắc năng lượng tia X (Energy Dispersive X-ray Spectroscopy,
EDX) đo trên thiết bị JEOL-6490-JED-200 (Japan). Trạng thái bề mặt vật liệu được đánh
giá qua phân tích nhiệt trọng lượng (Thermal Gravimetric Analysis, TGA) đo trên thiết
bị AUTOSORB-IQ-MP (France).
2.3. Thực nghiệm
Dung dịch 1 được chuẩn bị gồm 186,6 mg Y(NO3)3∙6H2O; 56,14 mg
Yb(NO3)3∙5H2O; và 11,23 mg Er(NO3)3∙5H2O được hòa tan trong 10 mL oleic acid, 10 mL
ethanol, 10 mL ethylene glycol và khuấy từ ở nhiệt độ phòng trong 30 phút. Dung dịch
2 được chuẩn bị gồm 200 mg NaF, 200 mg NaOH được khuấy trong 10 mL nước cất
cho đến khi tan hoàn toàn trước khi thêm vào 5 mL ethanol và 5 mL ethylene glycol,

tiếp tục khuấy 30 phút đến khi dung dịch trở nên đồng nhất.
Bảng 1. Tóm tắt các điều kiện khảo sát tổng hợp vật liệu nano NaYF4:Yb:Er

Ký hiệu
mẫu
UC-01
UC-02
UC-03

Điều kiện khảo sát
Dung môi
Ethanol
Ethanol-Ethylene glycol
Ethanol-Ethylene glycol-Oleic
Acid
27

Nhiệt độ
(°C)

Thời gian
(giờ)

180

18


Nghiên cứu tổng hợp vật liệu phát quang chuyển đổi ngược nanocomposite β-NaYF4:Yb:Er …

UC-04
UC-05
UC-06
UC-07
UC-08
UC-09

Ethanol-Ethylene glycol

Ethanol-Ethylene glycol

160
180
200

18

200

12
18
36

Hòa tan dung dịch 1 vào dung dịch 2 khuấy mạnh ở nhiệt độ phòng 30 phút,
sau đó cho vào bình autoclave gia nhiệt ở nhiệt độ và thời gian xác định. Các điều kiện
phản ứng được ký hiệu và tóm tắt như trong Bảng 1. Trong đó, các mẫu UC-01, UC-02,
và UC-03 được bố trí để khảo sát ảnh hưởng của dung mơi, các mẫu UC-04, UC-05, và
UC-06 được bố trí để khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ phản ứng, các mẫu UC-07, UC08, và UC-09 được bố trí để khảo sát ảnh hưởng của thời gian phản ứng.
Sau khi quá trình tổng hơp kết thúc, sản phẩm rắn của tinh thể nano
NaYF4:Yb:Er thu được bằng cách ly tâm dung dịch sau phản ứng ở tốc độ 6500

vòng/phút và rửa lần lượt bằng nước cất và ethanol nhiều lần. Sau đó, sản phẩm rắn
tách ra được sấy ở 60 °C trong 24 giờ.

3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1. Ảnh hƣởng của dung môi
Phân tích giản đồ XRD (Hình 1) cho thấy tất cả các mẫu thu được từ các dung
môi phản ứng khác nhau đều cho các peak nhiễu xạ đặc trưng của cấu trúc sodium-đất
hiếm loại fluoride (JCPDS No. 28-1192 và JCPDS No. 06-0432). Các peak có cường độ
mạnh và sắc nét cho thấy sự kết tinh ở mức độ cao của các vật liệu đã tổng hợp được.
Đồng thời, không phát hiện được các peak nhiễu xạ của ion họ lanthanide pha tạp (Er3+
và Yb3+) hoặc các dẫn xuất của chúng, chứng tỏ có sự kết hợp đồng nhất của các ion họ
lanthanide pha tạp vào mạng nền NaYF4. Tuy nhiên, có thể nhận thấy được sự biến đổi
thành phần của cấu trúc pha tinh thể một cách rõ ràng giữa các mẫu này. Các mẫu
được tổng hợp trong hỗn hợp ethanol-ethylene glycol (Hình 1b) và ethanol-ethylene
glycol-oleic acid (Hình 1c) đều cho dạng cấu trúc tinh thể chủ yếu ở pha α (JCPDS No
28-1192) có lẫn thành phần pha β (JCPDS No 06-0432) ít hơn. Ngược lại, chỉ các peak
đặc trưng cho pha α xuất hiện trên giản đồ XRD của các mẫu tổng hợp trong ethanol
(Hình 1a). Từ đây có thể đưa ra kết luận cấu trúc tinh thể nanocomposite NaYF4:Yb:Er
phụ thuộc nhiều vào hiệu ứng không gian của các chất ổn định như ethylene glycol và
oleic acid trong môi trường phản ứng, gây ra bởi sự thay đổi thành phần dung
môi/chất ổn định.

28


TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ, Trường Đại học Khoa học, ĐH Huế

Tập 12, Số 2 (2018)

Hình 1. Giản đồ XRD của các mẫu tinh thể nano NaYF4:Yb:Er (a) UC-01, (b) UC-02, (c) UC-03,

(trên) giản đồ chuẩn JCPDS No. 28-1192 của β-NaYF4:Yb:Er, và (dưới) giản đồ chuẩn JCPDS No.
06-0432 của α-NaYF4:Yb:Er

Hình 2. Ảnh TEM của các mẫu tinh thể nano NaYF4:Yb:Er (a) UC-01, (b) UC-02, và (c) UC-03

Hình thái của các mẫu tinh thể nano NaYF4:Yb:Er đã được phân tích bằng hiển
vi điện tử truyền qua (TEM). Hình 2 cho thấy ảnh TEM của các mẫu được tổng hợp
dung nhiệt trong môi trường dung môi phản ứng khác nhau, ở 180 ºC, trong 18 giờ.
Ảnh TEM của các mẫu cho thấy rằng mẫu tổng hợp trong ethanol chủ yếu xuất hiện
các hạt nano hình cầu với kích thước trong phạm vi 80-100 nm (Hình 2a). Mẫu tổng
hợp trong ethanol-ethylene glycol là các hạt nano có hình thái cầu đồng đều với kích
thước khoảng 20 nm (Hình 2b). Sự hiện diện của oleic acid như một chất ổn định dẫn
đến sự phát triển dị hướng mạnh hơn, kết quả là tạo ra các thanh nano có kích thước
khoảng 50 nm x 250 nm (Hình 2c). Điều này có thể được giải thích là do oleic acid có
tác dụng như là một chất hoạt động bề mặt đẳng hướng làm cho tinh thể NaYF4:Yb:Er
chỉ phát triển theo một hướng nhất định [8]. Những kết quả này cho thấy hình thái và
pha kết tinh của hạt nano NaYF4:Yb:Er phụ thuộc vào môi trường phản ứng. Vì vậy,
đặc điểm cấu trúc của chúng có thể điều khiển được bằng cách sử dụng các chất ổn
định/dung môi khác nhau trong khi giữ nguyên các thơng số phản ứng cịn lại.
29


Nghiên cứu tổng hợp vật liệu phát quang chuyển đổi ngược nanocomposite β-NaYF4:Yb:Er …

3.2. Ảnh hƣởng của nhiệt độ phản ứng
Nghiên cứu cấu trúc pha tinh thể của các mẫu tổng hợp trong điều kiện nhiệt
độ phản ứng khác nhau bằng phân tích phổ nhiễu xạ tia X (XRD) của các mẫu, kết quả
thu được như Hình 3.

Hình 3. Giản đồ XRD của các mẫu tinh thể nano NaYF4:Yb:Er (a) UC-04, (b) UC-05, (c) UC-06,

(trên) giản đồ chuẩn JCPDS No. 28-1192 của β-NaYF4:Yb:Er, và (dưới) giản đồ chuẩn JCPDS No.
06-0432 của α-NaYF4:Yb:Er

Phân tích giản đồ XRD (Hình 3) cho thấy tinh thể nanocomposite NaYF4:Yb:Er
tổng hợp dung nhiệt trong ethanol-ethylen glycol ở 160 °C chủ yếu tồn tại ở dạng pha
α (JCPDS No 06-0432), ở 180 °C tồn tại hỗn hợp gồm chủ yếu là pha β và pha α ít hơn,
cịn ở 200 °C thì xuất hiện gần như hồn tồn dạng pha β (JCPDS No. 28-1192). Đồng
thời, khơng có dấu hiệu của các peak nhiễu xạ tương ứng với các pha khác hoặc các tạp
chất khác. Quan sát từ các giản đồ XRD, cường độ các peak đặc trưng của αNaYF4:Yb:Er giảm dần khi tăng nhiệt độ phản ứng từ 160 °C đến 200 °C, trong khi
cường độ các peak đặc trưng của β-NaYF4:Yb:Er tăng dần. Điều này cho thấy rằng khi
được tổng hợp ở môi trường nhiệt độ cao, vật liệu NaYF4:Yb:Er có xu hướng hình
thành mạng tinh thể lục phương β.
3.3. Ảnh hƣởng của thời gian phản ứng
Giai đoạn hình thành các mầm kết tinh của hạt nano NaYF4:Yb:Er tổng hợp
trong ethanol-ethylene glycol cũng được khảo sát trong các thời gian phản ứng khác
nhau. Giản đồ XRD (Hình 4) của các mẫu thay đổi thời gian tổng hợp cho thấy sự
chuyển cấu trúc tinh thể từ pha α (JCPDS No. 06-0432) thành pha β (JCPDS No. 281192). Quá trình chuyển đổi cấu trúc pha này mất khoảng 36 giờ để gần như hoàn toàn
thu được cấu trúc tinh thể β-NaYF4:Yb:Er tinh khiết. Cụ thể, khi thời gian phản ứng
tăng dần, cường độ các peak đặc trưng của α-NaYF4:Yb:Er như trong Hình 4a và Hình
4b, tương ứng với thời gian phản ứng 12 giờ và 18 giờ, giảm dần. Khi tăng thời gian
30


TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ, Trường Đại học Khoa học, ĐH Huế

Tập 12, Số 2 (2018)

phản ứng đến 36 giờ, các peak đặc trưng của α-NaYF4:Yb:Er khơng cịn xuất hiện trên
giản đồ XRD mà chỉ còn các peak đặc trưng của β-NaYF4:Yb:Er (Hình 4c). Như vậy, có
thể thấy rằng có sự chuyển pha tinh thể từ dạng lập phương (α-NaYF4:Yb:Er) sang

dạng lục phương (β-NaYF4:Yb:Er) trong cấu trúc mạng tinh thể vật liệu NaYF4:Yb:Er
khi kéo dài quá trình gia nhiệt.

Hình 4. Giản đồ XRD của các mẫu tinh thể nano NaYF4:Yb:Er (a) UC-07, (b) UC-08, (c) UC-09,
(trên) giản đồ chuẩn JCPDS No. 28-1192 của β-NaYF4:Yb:Er, và (dưới) giản đồ chuẩn JCPDS No.
06-0432 của α-NaYF4:Yb:Er

Hình 5. Ảnh TEM của các mẫu tinh thể nano NaYF4:Yb:Er (a) UC-07, (b) UC-08, và (c) UC-09

Để nghiên cứu hình thái và kích thước vật liệu khi thời gian phản ứng thay đổi,
các sản phẩm tổng hợp được phân tích bằng kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM), kết
quả thu được thể hiện trong Hình 5. Quan sát ảnh TEM của các mẫu thấy rằng các tinh
thể nano có dạng hình cầu với kích thước hạt đồng đều trong khoảng 30 nm, 20 nm, và
100 nm tương ứng với thời gian phản ứng dung nhiệt kéo dài 12 giờ (Hình 5a), 18 giờ
(Hình 5b), và 36 giờ (Hình 5c). Khi thời gian phản ứng kéo dài thì thời gian kết tinh hạt
càng lâu. Vì vậy, hạt vật liệu thu được ở thời gian 36 giờ có kích thước khá lớn, điều
này cũng phù hợp với các nghiên cứu trước đây [1].

31


Nghiên cứu tổng hợp vật liệu phát quang chuyển đổi ngược nanocomposite β-NaYF4:Yb:Er …

3.4. Các phân tích thành phần
Phân tích phổ EDX (Hình 6a) phát hiện sự có mặt của các nguyên tố chính Na,
Y, F, Yb, Er trong các hạt nanocomposite phát quang chuyển đổi ngược tổng hợp dung
nhiệt trong etanol-etylen glycol, ở 200 ºC, trong 36 giờ. Từ đó cho thấy khả năng có sự
đồng pha tạp ion Yb3+ và Er3+ vào mạng nền NaYF4.

Hình 6. (a) Phổ EDX và (b) Giản đồ TGA của mẫu tinh thể nano NaYF4:Yb:Er UC-09

Giản đồ TGA (Hình 6b) cho thấy có 2 giai đoạn giảm khối lượng. Giai đoạn một
xảy ra từ 200 °C đến khoảng 500 °C, khối lượng giảm khoảng 27 %, có thể quy cho là
sự cháy các dung môi hữu cơ bám vào bề mặt vật liệu. Giai đoạn 2 từ 500 °C đến 600
°C, khối lượng giảm khoảng 3,5%, có thể quy cho là do sự cháy của một lượng nhỏ các
phân tử dung môi hữu cơ bám sâu vào các khe (hốc) bên trong vật liệu.

4. KẾT LUẬN
Nghiên cứu này đã khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tổng hợp
vật liệu phát quang chuyển đổi ngược nanocompsite NaYF4:Yb:Er bằng phương pháp
dung nhiệt. Ở điều kiện phản ứng sử dụng hệ dung môi ethanol-ethylene glycol, nhiệt
độ 200 °C, và thời gian 36 giờ, sản phẩm vật liệu nanocomposite thu được có hình thái
là các hạt gần cầu, có độ đồng đều về kích thước và hình dạng rất cao, với kích thước
hạt trung bình khoảng 20 nm. Bên cạnh đó, với điều kiện này, hiệu suất thu được vật
liệu nanocomposite có cấu trúc tinh thể lục phương β-NaYF4:Yb:Er cao, khi gần như
hoàn toàn pha tinh thể lập phương α đã chuyển sang pha tinh thể lục phương β.

32


TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ, Trường Đại học Khoa học, ĐH Huế

Tập 12, Số 2 (2018)

TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Chatterjee D., Rufaihah A.J., Zhang Y. (2008),. Upconversion fluorescence imaging of cells
and small animals using lanthanide doped nanocrystals, Biomaterials, Vol. 29(7), pp. 937–43
[2] Lipeng Q. (2012),. Surface modification of NaYF4:Yb,Er upconversion nanoparticles for bioapplication, National University of Singapore.
[3] Bagheri A., Arandiyan H., Boyer C., Lim M. (2016),. Lanthanide-doped upconversion
nanoparticles: emerging intelligent light-activated drug delivery systems, Adv. Sci., Vol.

3(7), pp. 1–25
[4] Bettinelli M., Carlos L., Liu X. (2015),. Lanthanide-doped upconversion nanoparticles, Phys.
Today, Vol. 68(9), pp. 38–44
[5] Chang H., Xie J., Zhao B., Liu B., Xu S., et al. (2015),. Rare earth ion-doped upconversion
nanocrystals: synthesis and surface modification, Nanomaterials, Vol. 5(1), pp. 1–25
[6] Lin M., Zhao Y., Wang S., Liu M., Duan Z., et al. (2012),. Recent advances in synthesis and
surface modification of lanthanide-doped upconversion nanoparticles for biomedical
applications, Biotechnol. Adv., Vol. 30(6), pp. 1551–61
[7] Yu W., Xu W., Song H., Zhang S. (2014),. Temperature-dependent upconversion
luminescence and dynamics of NaYF4:Yb3+/Er3+ nanocrystals: influence of particle size and
crystalline phase, Dalt. Trans., Vol. 43, pp. 6139–47
[8] Duong H. Van, Chau T.T.L., Dang N.T.T., Vanterpool F., Salmerón-Sánchez M., et al.
(2018),. Biocompatible chitosan-functionalized upconverting nanocomposites, ACS Omega,
Vol. 3(1), pp. 86–95

SYNTHESIS OF UPCONVERSION β-NaYF4:Yb:Er NANOCOMPOSITE BY
SOLVOTHERMAL METHOD

Ngo Thi My Hoa1*, Duong Van Hau2, Bui Quang Thanh1, Tran Thai Hoa1
Faculty of Chemistry, University of Sciences, Hue University

1

Faculty of Fundamental Sciences, University of Agriculture and Forestry, Hue University

2

*Email:
ABSTRACT
NaYF4:Yb:Er upconversion nanocomposite was synthesized by solvothermal

method. The influence of factors i.e. reacting solvent, temperature, and duration
were assessed to deduce the optimized condition for the synthesis procedure. The
study revealed that with ethanol-ethylene glycol for the reacting solvent, 200 °C for
reacting temperature, and 36 hours for reacting duration, the procedure was
33


Nghiên cứu tổng hợp vật liệu phát quang chuyển đổi ngược nanocomposite β-NaYF4:Yb:Er …
idealized to obtain high-quality upconversion hexagonal-crystalline β-NaYF4:Yb:Er
nanocomposite. The synthesized nanocomposite possesses, according to TEM
observation, highly uniform quasi-spherical morphology and sized distribution,
with the average diameter was ca. 20 nm. XRD analysis suggested that there was
an efficient crystal transition of an α-cubic phase to a β-hexagonal phase in the
materials prepared, ensuing quasi-pure β-NaYF4:Yb:Er nanocomposite.
Keywords:

NaYF4:Yb:Er,

β-NaYF4:Yb:Er,

photoluminescence,

upconversion

nanocomposite.

Ngơ Thị Mỹ Hịa sinh năm 1996 tại Đà Nẵng. Bà hiện đang là sinh viên
cử nhân ngành Hóa học, học tập và nghiên cứu tại Bộ mơn Hóa lý, Khoa
Hóa học, Trường Đại học Khoa học, Đại học Huế từ năm 2014.
Lĩnh vực nghiên cứu: Vật liệu nano phát quang.

Bùi Quang Thành sinh năm 1989 tại Quảng Nam. Năm 2011, ông tốt
nghiệp cử nhân chuyên ngành Hóa học tại Trường Đại học Sư phạm, Đại
học Đà Nẵng. Năm 2013, ông nhận bằng Thạc sĩ chuyên nghành Hóa lý
thuyết và hóa lý tại Trường Đại học Khoa học, Đại học Huế. Từ năm 2014
đến nay, ông giảng dạy và nghiên cứu tại Bộ mơn Hóa lý, Khoa Hóa học,
Trường Đại học Khoa học, Đại học Huế.
Lĩnh vực nghiên cứu: Kỹ thuật thuật hóa học, hóa học vật liệu, và vật liệu
nano.
Dƣơng Văn Hậu sinh năm 1983 tại Quảng Trị. Năm 2005, ông tốt nghiệp
cử nhân chuyên ngành Hóa học tại Trường Đại học Sư phạm, Đại học
Huế. Năm 2009, ông nhận bằng Thạc sĩ chuyên nghành Hóa Phân tích tại
Trường Đại học Khoa học, Đại học Huế. Từ năm 2014 đến nay, ông
nghiên cứu khoa học và thực hiện luận án Tiến sĩ tại Bộ môn Hóa lý, Khoa
Hóa học, Trường Đại học Khoa học, Đại học Huế.
Lĩnh vực nghiên cứu: Hóa học vật liệu ứng dụng trong nơng nghiệp.
Trần Thái Hịa sinh năm 1955 tại Hà Tĩnh. Năm 2001, ơng nhận học vị
Tiến sĩ Hóa học tại Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc Gia
Hà Nội. Năm 2013, ông được Hội đồng chức danh nhà nước công nhận
chức danh Giáo sư. Từ năm 1978 đến nay, ông giảng dạy và nghiên cứu
tại Bộ mơn Hóa lý, Khoa Hóa học, Trường Đại học Khoa học, Đại học
Huế.
Lĩnh vực nghiên cứu: Vật liệu nano ứng dụng.
34