[發(fā)明專利]一種高強(qiáng)度稀土摻雜上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米材料及其制備方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310016594.0
• 申請(qǐng)日: 2013-01-16
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103087705A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-05-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 武素麗;常杰;張淑芬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 大連理工大學(xué)
• 主分類號(hào): C09K11/06
• 分類號(hào): C09K11/06;C09K11/85
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責(zé)任公司 21212
• 代理人: 趙淑梅;李馨

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種高強(qiáng)度稀土摻雜上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米材料及其制備方法，屬于納米材料制備領(lǐng)域。

背景技術(shù)

稀土摻雜上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米材料由于其獨(dú)特的發(fā)光特性，如：豐富的光學(xué)性質(zhì)，窄的發(fā)射峰，發(fā)光色純度高，熒光壽命長(zhǎng)，近紅外激發(fā)等，使其在激光顯示器、光數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、生物標(biāo)記、太陽(yáng)能電池等方面都具有重大的潛在應(yīng)用。上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的制備方法主要分為兩種：高溫油相法和水熱-溶劑熱法，高溫油相法通過(guò)使用高沸點(diǎn)的溶劑在高溫下反應(yīng)合成納米發(fā)光材料，因其高溫條件使得能選擇的配體種類較少；而水熱-溶劑熱法則采用高溫高壓的方法得到高質(zhì)量的納米顆粒，該合成方法因高壓條件使得反應(yīng)溫度相對(duì)較溫和，配體的選擇范圍在很大程度上擴(kuò)寬，一些短碳鏈的較低沸點(diǎn)的化合物也能應(yīng)用于合成上轉(zhuǎn)換納米發(fā)光材料。

上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的發(fā)光效率一直是阻礙其工業(yè)應(yīng)用的主要因素，如何提高上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米材料的發(fā)光效率一直受到很大的關(guān)注。核殼結(jié)構(gòu)納米材料、等離子共振法、金屬摻雜等方法能一定程度上提高上轉(zhuǎn)換納米材料的發(fā)光效率，但這些都存在制備復(fù)制，價(jià)格昂貴等缺點(diǎn)。

隨著上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米材料在生物及醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用發(fā)展，具有水溶性的上轉(zhuǎn)換納米發(fā)光材料被急需利用。雖然通過(guò)配體置換或聚合物包覆的方法能得到具有水溶性的上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米材料，但這些方法不僅操作復(fù)雜、效率較低且成本較高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了解決較少配體選擇性的上轉(zhuǎn)換納米發(fā)光材料的制備及通過(guò)選擇不同的配體合成出高的發(fā)光強(qiáng)度、顏色及水溶性的上轉(zhuǎn)換納米材發(fā)光料。

本發(fā)明的技術(shù)方案是改變配體的碳鏈長(zhǎng)度、配位官能團(tuán)的種類和數(shù)量，通過(guò)減少配體通過(guò)伸縮振動(dòng)引起的激活離子的非輻射躍遷，提高上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米材料的發(fā)光效率。

一種高強(qiáng)度稀土摻雜上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米材料，所述材料是配體L通過(guò)配位化學(xué)鍵與稀土摻雜上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米材料的稀土離子結(jié)合形成的納米材料，所述稀土摻雜上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米材料具有如下結(jié)構(gòu)：

MNF_y:Yb³⁺,Re

其中，M選自Na⁺、Li⁺、K⁺、Mg²⁺、Ca²⁺和Ba²⁺中的一種；N為Y³⁺、Gd³⁺或Lu³⁺；y為4或5；Re為Er³⁺、Ho³⁺或Tm³⁺；

所述配體L為以C1～C18碳鏈為骨架的有機(jī)化合物，所述有機(jī)化合物含有1～6個(gè)取代基，所述取代基選自羧基、羥基和氨基中的至少一種。

本發(fā)明所述MNF_y:Yb³⁺,Re化合物指MNF_y型化合物N位摻雜Yb³⁺和Re離子的化合物，當(dāng)M位離子為一價(jià)離子時(shí)y為4，二價(jià)離子時(shí)y為5。此類化合物中M、N、Re離子的選擇、Yb³⁺和Re離子的摻雜量的確定為本領(lǐng)域技術(shù)的現(xiàn)有技術(shù)，本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員可以通過(guò)對(duì)發(fā)光材料發(fā)光強(qiáng)度等的要求確定。

本發(fā)明優(yōu)選所述MNF_y:Yb³⁺,Re化合物為NaYF₄:Yb,Er、NaYF₄:Yb,Tm、NaYF₄:Yb,Ho、LiYF₄:Yb,Er、KYF₄:Yb,Er、MgYF₅:Yb,Er、CaYF₅:Yb,Er、BaYF₅:Yb,Er、NaGdF₄:Yb,Er、或NaLuF₄:Yb,Er，進(jìn)一步優(yōu)選為NaYF₄:Yb,Er、NaYF₄:Yb,Tm或NaGdF₄:Yb,Er。

本發(fā)明優(yōu)選所述MNF_y:Yb³⁺,Re化合物中Yb³⁺與Re的摩爾比為10:1，進(jìn)一步優(yōu)選Yb³⁺和Re離子的摩爾摻雜量為20%和2%。