[發(fā)明專利]一種通過鑭系離子摻雜調(diào)控功能堿土氟化物納米晶尺度的方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110348264.2
• 申請(qǐng)日: 2011-11-07
• 公開（公告）號(hào): CN102502752A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳大欽;王元生;余運(yùn)龍;黃烽
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所
• 主分類號(hào): C01F11/22
• 分類號(hào): C01F11/22;C01F13/00
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• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于無機(jī)材料制備技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種通過鑭系離子摻雜調(diào)控功能堿土氟化物納米晶尺度的方法。

技術(shù)背景

近年來，功能納米材料由于在激光、光顯示、太陽電池和生物探測(cè)等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景而受到科學(xué)界的高度關(guān)注。如何制備出單分散、尺度和形狀可控的功能納米晶是實(shí)現(xiàn)納米材料應(yīng)用的關(guān)鍵步驟之一。在傳統(tǒng)的納米晶合成方法中，一般是通過精細(xì)調(diào)整前驅(qū)物含量、反應(yīng)溶劑、表面活性劑、反應(yīng)時(shí)間以及反應(yīng)溫度等來實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)物的可控合成。這種辦法既復(fù)雜又繁瑣，且效果往往不佳。

眾所周知，離子摻雜是賦予納米材料光、電、磁等性能的有效手段之一。最近的研究表明摻雜對(duì)于納米材料的生長(zhǎng)過程也會(huì)產(chǎn)生顯著的影響。如在噴霧熱解反應(yīng)體系中，通過Ti⁴⁺離子摻雜，可以實(shí)現(xiàn)氧化鈰（CeO₂）納米晶的形狀由多面體向球體轉(zhuǎn)變［Science,?312,?1504?(2006)］；在溶劑熱反應(yīng)體系中，通過Gd³⁺離子摻雜，可以促使氟化釔鈉（NaYF₄）納米晶由立方結(jié)構(gòu)向六方結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變［Nature,?463,?1061?(2010)］。本發(fā)明提出一種通過異價(jià)離子摻雜實(shí)現(xiàn)對(duì)功能氟化物納米晶尺度進(jìn)行調(diào)控的方法。在溶劑熱反應(yīng)體系中，通過摻入三價(jià)鑭系離子，可以調(diào)控堿土氟化物納米晶的尺度，進(jìn)而獲得具有可見上轉(zhuǎn)換發(fā)光和室溫順磁性的單分散超小雙功能納米球。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提出一種通過鑭系離子摻雜調(diào)控功能堿土氟化物納米晶尺度的方法，目的在于制備出具有可見上轉(zhuǎn)換發(fā)光和室溫順磁性、可望應(yīng)用于生物標(biāo)記的單分散超小雙功能堿土氟化物納米球。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

（1）將可溶性二價(jià)堿土（M=Ca、Sr、Ba）離子鹽和三價(jià)鑭系（Ln=La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Y）離子鹽按一定的摩爾比例(1.5≤M/Ln≤4)加入到10?ml去離子水中，配成0.3～0.6?mol/L的澄清溶液；所述的可溶性離子鹽為：硝酸鹽、氯酸鹽或醋酸鹽。

（2）將步驟（1）所得水溶液逐滴加入到20?ml乙醇、20?ml油酸和5?g油酸鈉的混合液中，充分?jǐn)嚢韬笠迫氲?0?ml水熱釜中，隨后滴加入1.0?mol/L的氫氟酸水溶液4?ml，最后在150～200℃溫度下進(jìn)行溶劑熱反應(yīng)，保溫時(shí)間為8～24小時(shí)。

（3）將步驟（2）所得納米晶用乙醇和環(huán)己烷混合液洗滌，于40～80℃烘干后得到最終產(chǎn)物。

粉未X射線衍射圖譜分析和透射電子顯微鏡觀察表明，對(duì)于未摻雜的體系，合成的產(chǎn)物為大小不均、形狀多樣的堿土氟化物納米晶；當(dāng)摻雜三價(jià)鑭系離子后，獲得的產(chǎn)物為單分散、尺度和形狀均一的超小（約為5?nm）堿土氟化物納米球。Gd³⁺/Yb³⁺/Er³⁺三元摻雜的樣品，同時(shí)具有綠色上轉(zhuǎn)換發(fā)光和室溫順磁性。

本發(fā)明具有制備技術(shù)簡(jiǎn)單、成本低、產(chǎn)率高、生產(chǎn)易于放大等優(yōu)點(diǎn)。所得產(chǎn)物分散性好、形狀均一、粒徑分布窄、尺度超小，具有綠色上轉(zhuǎn)換發(fā)光和室溫順磁性雙功能，有望在生物標(biāo)記領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。

附圖說明

圖1是實(shí)例1中未摻雜（a）和20?mol%?La³⁺離子摻雜（b）的氟化鍶納米晶的X射線衍射圖譜；

圖2是實(shí)例1中未摻雜（a）和20?mol%?La³⁺離子摻雜（b）的氟化鍶納米晶的透射電子顯微鏡明場(chǎng)像；

圖3是實(shí)例1中20?mol%?La³⁺離子摻雜的氟化鍶納米晶的能譜圖；

圖4是實(shí)例1中20?mol%?Gd³⁺離子摻雜的氟化鍶納米晶的透射電子顯微鏡明場(chǎng)像；

圖5是實(shí)例1中20?mol%?Yb³⁺離子摻雜的氟化鍶納米晶的透射電子顯微鏡明場(chǎng)像；

圖6是實(shí)例2中未摻雜（a）和20?mol%?La³⁺離子摻雜（b）的氟化鈣納米晶的透射電子顯微鏡明場(chǎng)像；

圖7是實(shí)例3中未摻雜（a）和20?mol%?La³⁺離子摻雜（b）的氟化鋇納米晶的透射電子顯微鏡明場(chǎng)像；