微波輔助水熱法反應參數對NaYF4∶Dy3+晶相、形貌、發光性能的影響

高 端 程麗紅 陳寶玖 劉盛意 李香萍 孫佳石 徐 賽 張金蘇

(大連海事大學理學院，大連 116026)

0 引 言

近年來，科研人員應用傳統水熱法在制備及調控NaYF4形貌等方面進行了廣泛和深入的研究，但是不同課題組給出了不盡相同的結論[1-4]。如Cheng等[5]研究了水熱法對 NaYF4∶Er3+，Yb3+熒光粉的結構和形貌影響時，所得到的晶體結構和微觀形貌與Sun課題組[6]在相同實驗條件下所得的結果不一致。應用傳統水熱法制備材料時，熱量都是以熱傳遞的形式從外膽傳遞到內膽，使反應物溶液在預先確定的反應溫度下加熱。這種加熱過程是緩慢而低效的，在已知的時間內，很難控制反應物溶液達到預定的反應溫度。

因此，迫切需要一種高效且可重復性良好的合成方法使實驗數據更加準確可靠。在微波輔助水熱法制備材料時，微波可以直接作用于反應物分子，并通過分子之間的振動產生熱量。這種加熱過程更快，反應溶液受熱更均勻。微波輻射產生的熱量可以代替傳統的水熱方法產熱，克服了傳統水熱法長的反應時間、不均勻的受熱以及不易重復等缺點[7-10]。因此，微波輔助水熱法能更廣泛地應用于熒光粉樣品的制備。特別是陳寶玖課題組的田躍等[11]采用微波輔助水熱法制備出NaY(WO4)2∶Eu3+微米花，并詳細研究了微米花的光譜性質及溫度猝滅發光機理。鄭輝等[12]采用微波輔助水熱法成功地制備了CaSnO3、NaYF4、YPO4、NaLa(WO4)2和 NaLa(MoO4)2微 納 結 構材料，證明了微波輔助水熱合成在無機物體系合成中的普適性。鄭輝等[13]同時實現了微波水熱條件下NaY(MoO4)2多種微納米結構的可控合成，研究了反應物濃度、配合物濃度和反應溶液pH值等因素對產物晶相和形貌的影響，給出了NaY(MoO4)2微納米結構可能的生長機理。

近年來，無背景成像的應用潛力引起了人們對上轉換發光的研究興趣。NaYF4作為上轉換發光的基質材料具有許多優點，如：高的轉換效率、良好的化學穩定性和優異的機械性能，因此科研人員廣泛將其用作上轉換發光的基質材料[14-19]。Wang等[20]制備了Dy3+摻雜NaYF4上轉換發光納米晶體，探討了稀土Dy3+摻雜濃度和反應溫度對NaYF4∶Dy3+納米晶的形貌、結構和發光的影響。NaYF4可以被近紅外光激發并發射可見光，這可以防止生物樣品的自發熒光和光散射[21-22]。然而，生物分析應用需要更加優良的表面性質。因此，必須精心設計和表征NaYF4的表面性質，以賦予更強的上轉換發光和更小的尺寸使其在眾多領域有所應用。近來，Mandl等[23]研究NaYF4∶Er3+/Yb3+納米顆粒用于比率測溫，其中溫度測量的靈敏度隨著顆粒尺寸的減小而降低，歸因于隨著表面積與體積比的增加而增加的電子-聲子相互作用。Cao等[24]研究了Dy3+摻雜NaYF4微晶的水熱合成與發光，實驗結果表明，所獲得的Dy3+摻雜的NaYF4微晶在白光材料中具有潛在的應用。You課題組[25]研究了Pr3+/Dy3+摻雜的NaYF4和NaGdF4的能量傳遞和發光，實現了從真空紫外光到近白光的轉換。因Dy3+是良好的高效藍綠光輸出稀土離子，藍綠光波段在大屏幕顯示、高密度數據存儲、激光醫療、熒光防偽等領域有著廣泛的應用[26-30]。有文獻[31]報道了Dy3+摻雜的NaYF4在白光領域的潛在應用。而應用不同表面活性劑種類以及同種表面活性劑不同用量在微波輔助水熱合成中對于NaYF4∶Dy3+納米晶發光的影響還未見報道。因此，將微波輔助水熱法應用于研究不同反應參數對制備高效NaYF4∶Dy3+發光材料的影響，具有十分重要的理論及應用研究價值。

我們應用微波輔助水熱法快速地制備出可重復性良好、形貌可控的NaYF4∶Dy3+熒光粉，研究了不同反應參數如反應時間、Dy3+摻雜濃度、表面活性劑種類以及表面活性劑用量對NaYF4∶Dy3+熒光粉形貌、結構和發光性能的影響。

1 實驗部分

本實驗所用試劑均為分析純。通過Ln2O3與硝酸反應，制備了 Ln(NO3)3·6H2O(Ln=Y，Dy)。將 Y(NO3)3·6H2O和Dy(NO3)3·6H2O水溶液緩慢滴入表面活性劑溶液后，將NaF溶液滴入該混合溶液中，加速攪拌形成反應前驅體溶液。此前驅體溶液倒入微波管后放入微波反應器中在180℃下反應。所得樣品洗滌、烘干后即得目標產物。所制備樣品的反應參數見表1。

微波水熱反應選用瑞典Biotage公司Initiator微波反應儀。熒光粉樣品的物相鑒定和晶體結構分析選用日本島津的XRD-6000粉末X射線衍射儀，輻射源選用Cu靶Kα輻射，波長為0.154 6 nm，工作電壓 40 kV，工作電流 30 mA，掃描范圍 10°～75°。熒光光譜通過日本日立公司生產的F-4600熒光光譜儀測量，由150 W連續氙(Xe)燈作為激發光源。采用德國ZEISS公司生產的Supra 55 Sapphire場發射掃描電子顯微鏡進行樣品的微觀形貌觀察，加速電壓3 kV。

表1 微波輔助水熱法制備樣品的反應參數及樣品特征Table 1 Characterization of samples prepared via a microwave-assisted hydrothermal method under different conditions

2 結果與討論

2.1 不同微波水熱反應時間對NaYF4∶Dy3+晶相、形貌、發光性能的影響

晶體的生長是逐步發展的過程，經歷成核、聚集、生長等過程，鑒于反應時間和表面活性劑對產物的生長有重要的影響，我們首先研究了不同反應時間對熒光粉晶相、形貌、發光性能的影響。反應參數與樣品的特征如表1所示。圖1是NaYF4∶Dy3+樣品分別在反應時間為15、30、45、60和90min時測得的X射線衍射圖，其對應表1中樣品1～5。圖1中在不同反應時間制備得到的NaYF4∶Dy3+熒光粉樣品的所有衍射峰位置均與β-NaYF4標準卡片PDF No.28-1192中衍射峰位置完全吻合，說明所得產物全部是純六方相NaYF4。六方相NaYF4有3種類型的陽離子位點，其中Y3+占據1個位點，另1個位點被Na+和Y3+各占據一半，雙重位點被Na+和空位隨機占據[32]。而立方相中Na+、Y3+隨機占據陽離子晶格，因此六方相比立方相更加有序。根據報道[1]，應用水熱法在反應溫度180℃至少反應10 h才能獲得β-NaYF4。在微波輔助水熱路線法中，利用高頻微波動力場增強反應動力學，提高了反應速率，大大縮短了反應時間。由于六方相自身結構特點，應用微波輔助水熱法，可在極短時間內得到較為有序的六方相NaYF4，隨著反應時間的增加，晶相不發生改變。

圖1 不同反應時間下制備的β-NaYF4∶Dy3+熒光粉的XRD圖Fig.1 XRD patterns of β-NaYF4∶Dy3+phosphors prepared after various reaction times

圖2 不同反應時間下制備的 β-NaYF4∶Dy3+熒光粉的SEM圖Fig.2 SEM images of β-NaYF4∶Dy3+after various reaction times

圖2是微波輔助水熱法在不同反應時間下制備NaYF4∶Dy3+熒光粉的 SEM 圖。 反應 15 min(a)時樣品主要由表面光滑，棱角分明，尺寸相對均一的六棱柱晶體構成，晶體的平均長度為600 nm，兩端面的平均直徑為 200 nm。 反應 30 min(b)、45 min(c)、60 min(d)、90 min(e，f)時，產物形貌、尺寸與反應 15min 時基本無變化。由此可得，微波輔助水熱法延長反應時間對NaYF4∶Dy3+形貌、尺寸的影響并不明顯。

圖 3(b)給出了 NaYF4∶1%Dy3+在 350 nm 紫外光激發下測得的發射譜。其中，479 nm發射光來自于Dy3+的4F9/2→6H15/2躍遷，572 nm發射光則來自于Dy3+的4F9/2→6H13/2躍遷。從圖3(b)可觀察到，不同反應時間下479、572 nm處發射峰的形狀和位置相同，發射峰強度并無明顯變化，由此可得微波反應時間對樣品的發光性能影響不大。

圖3 不同反應時間下制備的β-NaYF4∶Dy3+的激發 (a)和發射 (b)光譜Fig.3 Excitation(a)and emission(b)spectra of β-NaYF4∶Dy3+prepared after various reaction times

2.2 不同Dy3+摻雜濃度對NaYF4∶Dy3+晶相、形貌、發光性能的影響

圖4 給出了不同Dy3+摻雜濃度的NaYF4樣品XRD圖，其對應表1中樣品6～11。圖中衍射峰位置與β-NaYF4標準卡片PDF No.28-1192中各個衍射峰位置一致，沒有雜峰，說明我們制備的樣品為純相。稀土離子摻入基質NaYF4中并沒有改變X射線衍射圖的形狀，均為β相NaYF4。由于Y3+和Dy3+半徑相差很小，所以稀土Dy3+很容易進入NaYF4的晶格中。從圖4 XRD圖中可以得知，Y3+的位置成功被Dy3+占據，沒有晶格畸變的發生。不同濃度的Dy3+摻雜均對基質的微結構沒有產生影響。

圖 4 β-NaYF4∶x%Dy3+熒光粉的 XRD 圖Fig.4 XRD patterns of β-NaYF4∶x%Dy3+phosphors

從圖5中可以看出在350nm紫外光激發下，發射光譜圖中出現Dy3+的特征峰，實現了藍、綠發光。藍光發射峰范圍為450～500 nm，發射中心為479 nm，對應于Dy3+的4F9/2→6H15/2躍遷。綠光發射峰范圍為 550～600 nm，發射中心為 572 nm，對應于 Dy3+的4F9/2→6H13/2躍遷。隨著Dy3+摻雜濃度的增加，樣品NaYF4∶Dy3+的發光峰位沒有明顯變化，但是發光強度有較大的變化，發光強度先增大后減小，Dy3+摻雜濃度為1%時的發光最強。稀土離子濃度過高時會使發光中心之間距離變小，離子之間相互作用增強，離子之間發生能量傳遞引起濃度猝滅，導致發光強度減小。Van Uitert[33]由發光強度對濃度依賴關系的唯像模型，給出了發光中心之間相互作用，得到發光強度與發光中心之間摻雜濃度的關系如下公式(1)：

圖5 不同Dy3+摻雜濃度的 β-NaYF4∶Dy3+樣品的激發(a)和發射(b)光譜Fig.5 Excitation(a)and emission(b)spectra of β-NaYF4∶Dy3+phosphors with different doping concentrations of Dy3+

公式中I表示發光強度，K和β均為常數，C代表激活劑離子的摻雜濃度，Q表示稀土離子相互作用的電多極指數，Q=6，8，10，其中 6 表示電偶極-電偶極相互作用，8代表電偶極-電四極相互作用，10代表電四極-電四極相互作用。為了進一步確定發光中心之間的相互作用，試驗時進行光譜測試并記錄。對圖5(b)發射光譜進行積分，可得到如圖6所示在不同 Dy3+濃度摻雜下 NaYF4∶Dy3+發光光譜積分強度值。由圖6和公式(1)我們可以對實驗數據進行擬合。其中，實心圓點為實驗通過對550～600 nm發射峰進行面積計算得到的積分強度值，平滑曲線為擬合曲線。根據擬合Q為6.13，接近于6，表明Dy3+之間的相互作用為電偶極-電偶極相互作用。結合XRD圖可以確定摻雜濃度增加引起樣品發光強度降低的原因主要是濃度猝滅，與晶相無關。

從圖7中可以觀察到樣品由尺寸均一、分散性良好的六棱柱狀納米棒組成，納米棒的長度約為450 nm，兩端面的直徑約為200 nm。可見，Dy3+摻雜濃度的增加并未改變樣品的形貌、尺寸。

圖6 不同Dy3+摻雜濃度的NaYF4∶x%Dy3+發光光譜的積分強度值Fig.6 Integral intensity value of luminescence spectra of NaYF4∶x%Dy3+with different doping concentrations of Dy3+

圖 7 β-NaYF4∶x%Dy3+的SEM 圖Fig.7 SEM images of β-NaYF4∶x%Dy3+phosphors

2.3 不同使用量的檸檬酸鈉對NaYF4∶Dy3+晶相、形貌、發光性能的影響

在微波水熱反應的前驅體溶液中，通常添加表面活性劑來調節熒光粉樣品的尺寸和形貌。在前驅體溶液中金屬離子會和表面活性劑形成金屬螯合物。在水熱反應過程中，金屬螯合物減慢了粒子的成核和晶體的生長，已經形成粒子的表面會被表面活性劑作為官能團附著，同時影響晶體某一晶面的生長速度。在不改變其他反應參數的情況下，表面活性劑的類型和添加量對熒光粉樣品的晶相、尺寸和形貌有很大的影響。

圖8為不改變其他反應條件，僅改變表面活性劑檸檬酸鈉的量所制備樣品的XRD圖，其對應表1中樣品12～15。圖中各個衍射峰位置與β-NaYF4標準卡片PDF No.28-1192中的衍射峰位置一致，且無雜質峰出現，說明檸檬酸鈉的加入量對于樣品的晶相沒有影響，都是純的β-NaYF4。

圖9為加入不同量的檸檬酸鈉制備的樣品的SEM圖像。加入0.5 mmol(a)檸檬酸鈉時，晶體具有六棱柱的輪廓，兩端凹陷，納米棒的長度約為900 nm；加入1 mmol(b)檸檬酸鈉時，晶體已經具備了完整的六棱柱結構，雖然兩端面仍然有凹陷，但是邊緣已經變得比較平滑，此時納米棒長度約為650 nm；加入2 mmol(c)檸檬酸鈉時，兩端面凹陷大部分已經修復，結晶的質量有所提高，納米棒的長度約為600 nm；加入4 mmol(d)檸檬酸鈉時，晶體呈現薄的，均勻的六棱柱片狀結構，厚度約為200 nm。實驗表明通過增加檸檬酸鈉的量可以提高NaYF4∶Dy3+納米材料的結晶質量并縮短其長度。

圖10為加入不同量檸檬酸鈉時制得產物的激發和發射光譜。隨檸檬酸鈉量的增加，樣品的發光峰位沒有明顯變化，但是發光強度有較大的變化，發光強度先減小后增大。結合SEM圖可知隨著檸檬酸鈉加入量增加結晶的質量有所提高。同時樣品尺寸減小，表面積增加，表面缺陷增多，量子效率變低，這導致了發光強度發生變化，總體趨勢為發光變弱。形狀不定時，裝載樣品量未定，當樣品長度縮短為200 nm時，同樣的激發面積內，發光中心數量變多，雖然量子效率變低，但是發光增強。

圖8 加入不同量的檸檬酸鈉制得的β-NaYF4∶Dy3+熒光粉的XRD圖Fig.8 XRD patterns of β-NaYF4∶Dy3+prepared with different amounts of Na3Cit·2H2O

圖9 加入不同量的檸檬酸鈉制得的β-NaYF4∶Dy3+熒光粉的SEM圖Fig.9 SEM images of β-NaYF4∶Dy3+prepared with different amounts of Na3Cit·2H2O

圖10 加入不同量的檸檬酸鈉制得的β-NaYF4∶Dy3+熒光粉的激發 (a)和發射 (b)光譜Fig.10 Excitation(a)and emission(b)spectra of β-NaYF4∶Dy3+prepared with different amounts of Na3Cit·2H2O

2.4 不同CTAB使用量對NaYF4∶Dy3+晶相、形貌、發光性能的影響

十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)是一種表面活性劑，而應用表面活性劑通常被認為是納米材料定向生長的必要條件。表面活性劑可以使晶體中不同晶面進行選擇性包覆鈍化，誘導晶體的各向異性生長，最終形成一種特定形狀的納米材料。因此，我們研究了CTAB用量對熒光粉樣品最終產物的影響。其他反應條件在實驗中保持不變，只改變CTAB的用量則可發現CTAB對熒光粉樣品的影響規律。

圖11為加入不同量CTAB制得樣品的XRD圖，其對應表1中樣品號16～19。圖中各個衍射峰位置與β-NaYF4標準卡片PDF No.28-1192中的衍射峰位置一致，無雜質峰出現，說明樣品都是純六方相NaYF4，改變CTAB的加入量對于樣品的晶相沒有影響。

圖11 加入不同量CTAB制得的β-NaYF4∶Dy3+熒光粉的XRD圖Fig.11 XRD patterns of β-NaYF4∶Dy3+prepared with different amounts of CTAB

圖12是樣品的掃描電鏡圖片，可以看出當CTAB的加入量為0.5 mmol(a)時，樣品主要是不規則的類棒狀形貌，平均長度為1.5 μm；加入1 mmol CTAB(b)時，觀察到樣品為平均長度為1.4 μm不規則的類棒狀。加入2 mmol CTAB(c)時微米棒的平均長度縮短為1.3 μm。加入4 mmol CTAB(d)時棒狀樣品平均長度為0.8 μm。從SEM圖片可知，隨著CTAB量的增加，NaYF4∶Dy3+微米棒的長度逐漸縮短。有很多研究工作是通過添加輔助試劑如配體或表面活性劑來控制無機材料的尺寸和形狀。然在本工作中，當將表面活性劑CTAB加入到微波水熱系統中時，除了尺寸的下降外對產物的形貌沒有明顯的影響。

圖 13(b)給出了 NaYF4∶1%Dy3+在 350nm 紫外光激發下得到的發射光譜。光譜圖中同樣出現了479和572 nm發射峰，隨著CTAB量的增加，發光強度先增大后減小。發光強度隨樣品尺寸的減小而有所改變。

2.5 不同EDTA-2Na使用量對NaYF4∶Dy3+晶相、形貌、發光性能的影響

根據Lamer模型，形成均勻顆粒的首要條件是成核和生長階段的明確分離。EDTA-2Na是一種強螯合劑， 其螯合常數(lg β1)對應 Y3+和 Dy3+分別為18.09和18.30。Ln-EDTA復合物中的稀土陽離子受控制釋放有助于成核和生長階段的分離。EDTA在制備的納米材料表面上的捕獲阻止了進一步的聚集，有益于均勻顆粒的生成。為了制備均勻的NaYF4納米材料，采用EDTA-2Na為表面活性劑，探究了EDTA-2Na的量對樣品的影響。

圖12 加入不同量CTAB制得的β-NaYF4∶Dy3+熒光粉的SEM圖Fig.12 SEM images of β-NaYF4∶Dy3+prepared with different amounts of CTAB

圖13 加入不同量CTAB制得的β-NaYF4∶Dy3+熒光粉的激發 (a)和發射 (b)光譜Fig.13 Excitation(a)and emission(b)spectra of β-NaYF4∶Dy3+prepared with different amounts of CTAB

圖14 為使用不同量的EDTA-2Na為表面活性劑時制得產物的XRD圖，其對應表1中樣品號20～23。當加入0.5 mmol(a)以及1 mmol(b)EDTA-2Na時樣品大部分衍射峰位置與β-NaYF4的標準卡片PDF No.28-1192的峰位置一致，還有較少弱衍射峰(用空心圓表示)位置與α-NaYF4中衍射峰位置一致，此時樣品由大部分的六方相NaYF4和少部分的立方相NaYF4組成。當加入2 mmol(c)EDTA-2Na時樣品大部分衍射峰位置與α-NaYF4的標準卡片PDF No.77-2042中給出的峰的位置一致，還有較弱的衍射峰(用實心圓表示)位置與β-NaYF4中衍射峰位置一致，說明上述條件下制得的樣品為大部分的立方相樣品和少部分的六方相樣品組成。當EDTA-2Na的加入量達到4 mmol(d)時，樣品的所有衍射峰與α-NaYF4的標準卡片PDF No.77-2042中給出峰的位置一致，說明此條件下制得的樣品全部是立方相。EDTA-2Na加入量不同，會使目標產物在不同晶面上的選擇性吸附有所不同，從而生成不同晶相的NaYF4。

從圖15可以看到，當EDTA-2Na加入量為0.5 mmol時(a)，樣品主要為六棱柱晶體，長度約為1.55 μm，其上附著少數細小的類球形顆粒，顆粒平均直徑約200 nm。當EDTA-2Na加入量為1 mmol時(b)，樣品為長度約1.42 μm的六棱柱和平均直徑110 nm類球形顆粒的混合態。當EDTA-2Na加入量為2 mmol(c)時，SEM圖中全部為球形顆粒狀晶體，其直徑約為70 nm，尺寸十分均勻。XRD圖中顯示此時樣品中含微量的六方相雜質，而SEM圖中并未觀測到六棱柱狀納米棒存在，可能掃描電子顯微鏡掃描范圍是局部的微米區域，而X射線衍射中衍射的是億萬個晶胞。因此，X射線衍射圖中出現的微量六方相雜質并未在SEM掃描區域中觀察到。EDTA-2Na加入量為4 mmol(d)時，樣品為直徑約40 nm的均勻球形顆粒，此時有團聚現象發生。隨著EDTA-2Na增加，樣品尺寸更加均勻，形貌發生改變，整體趨勢為六棱柱狀向球形顆粒過渡，這個結果與XRD中的結果是吻合的。反應體系中EDTA-2Na的量的變化導致樣品形貌變化的原因，可能是EDTA-2Na量的增加影響了納米粒子主晶軸和輔晶軸的生長速率，晶軸間生長速率的差異有利于納米粒子各項異性的生長，因此引起了形貌的改變。

圖14 加入不同量EDTA-2Na制備的NaYF4∶Dy3+熒光粉的XRD圖Fig.14 XRD patterns of NaYF4∶Dy3+prepared with different amounts of EDTA-2Na

根據報道[34]，共沉淀法合成NaYF4使用EDTA-2Na作為螯合劑可以降低產物尺寸。Yi等[35]研究了EDTA-2Na對稀土陽離子濃度比的影響，得出NaYF4∶Yb3+，Er3+的大小受 nEDTA/nLn3+的影響很大的結論，即低的nEDTA/nLn3+導致大的 NaYF4∶Yb3+，Er3+納米材料尺寸，本實驗結果與之一致。

圖16為使用不同量EDTA-2Na制得產物的熒光激發譜(a)和發射譜(b)。從圖16(b)中可觀察到，在350 nm紫外光激發下，樣品在479和572 nm出現發射峰，實現了藍、綠發光。加入EDTA-2Na的量不同導致樣品發光強度各不相同，隨著EDTA-2Na量的增加，樣品晶相由β相向α相轉變，樣品的發光強度逐漸減弱，表明β相NaYF4發光強度高于α相NaYF4發光強度。田躍等[36]研究了Yb3+/Er3+共摻雜α相和β相NaYF4微晶的發光性質，發現在980 nm激發下，β相NaYF4材料的上轉換發光強度遠強于α相。具有高上轉換發光效率的六方相NaYF4材料可能在光子器件中具有潛在的應用。最近Zhang[37]和Wang等[38]通過水熱法對NaYF4主體進行了類似的工作，也得到了相同的結論。本文所得結果與上述工作一致。

圖15 加入不同量EDTA-2Na制備的NaYF4∶Dy3+熒光粉的SEM圖Fig.15 SEM images of NaYF4∶Dy3+prepared with different amounts of EDTA-2Na

圖16 加入不同量EDTA-2Na制備的NaYF4∶Dy3+熒光粉的激發 (a)和發射 (b)光譜Fig.16 Excitation(a)and emission(b)spectra of NaYF4∶Dy3+prepared with different amounts of EDTA-2Na

3 結 論

應用微波水熱法反應快速、可重復性好等優點，探討了一系列反應參數對NaYF4∶Dy3+晶相、形貌和發光性能的影響。結果表明微波水熱反應時間并未對產物的晶相、形貌、光譜性能產生明顯的影響。微波輔助加熱時樣品中溶解的帶電粒子在微波電場的作用下會來回振蕩，并與相鄰的分子或原子碰撞摩擦產生的熱量可快速均勻地使反應物受熱，短時間內使化學反應充分進行，晶格中離子達到熱力學穩定態，其物化性質不再發生改變，充分說明微波水熱法可重復性很高。熒光粉均在350 nm紫外光激發下，出現Dy3+特征峰。藍光發射中心為479 nm，對應于Dy3+的4F9/2→6H15/2躍遷，綠光發射中心為572 nm，對應于Dy3+的4F9/2→6H13/2躍遷。Dy3+摻雜濃度的增加并未改變樣品晶相和形貌尺寸，但發光強度發生改變，趨勢為先增大后減小，當Dy3+摻雜濃度(物質的量分數)為1%時發光強度最強，根據具體的理論依據獲得的電多極相互作用指數為6，表明Dy3+之間的相互作用為電偶極-電偶極相互作用。研究了表面活性劑的種類與用量對NaYF4∶Dy3+的晶相及發光性能的影響。當使用檸檬酸鈉和CTAB作為表面活性劑時，得到純六方相 NaYF4∶Dy3+；使用 EDTA-2Na作為表面活性劑時，樣品發生從六方相到立方相的晶相轉變。隨著表面活性劑加入量的增加，樣品的尺寸均隨之減小，表面積增加，表面缺陷增多，量子效率變低，這導致了發光強度發生變化，總體趨勢為發光變弱。