[發(fā)明專利]聚丙烯酸鈉微球模板合成上轉(zhuǎn)換熒光中空納米球的方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310107413.5
• 申請(qǐng)日: 2013-03-29
• 公開（公告）號(hào): CN103215037A
• 公開（公告）日: 2013-07-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王婷婷;任紅;張凌宇;李鹿
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 長(zhǎng)春理工大學(xué)
• 主分類號(hào): C09K11/78
• 分類號(hào): C09K11/78;B82Y40/00
• 代理公司: 長(zhǎng)春市東師專利事務(wù)所 22202
• 代理人: 劉延軍;李榮武

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技術(shù)領(lǐng)域

????本發(fā)明屬于納米復(fù)合材料領(lǐng)域，具體涉及聚丙烯酸鈉微球模板合成上轉(zhuǎn)換熒光中空納米球的制備方法。

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背景技術(shù)

上轉(zhuǎn)換發(fā)光是指稀土離子吸收兩個(gè)或兩個(gè)以上低能光子而輻射一個(gè)高能光子的發(fā)光現(xiàn)象，通常是指近紅外光轉(zhuǎn)換可見光。迄今為止，上轉(zhuǎn)換材料主要是摻雜稀土元素的固體化合物，利用稀土元素的亞穩(wěn)態(tài)能級(jí)特征，可以吸收多個(gè)低能量的長(zhǎng)波輻射，從而使人眼看不見的紅外光變成可見光。與傳統(tǒng)的熒光材料相比，例如有機(jī)熒光染料分子和半導(dǎo)體量子點(diǎn)，它顯示出了優(yōu)異的特性，stokes位移大的窄帶發(fā)射，熒光壽命長(zhǎng)，光學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，低背景熒光和雜散射光，深的光穿透尺寸度，可多色標(biāo)記等。近年來，上轉(zhuǎn)換發(fā)光標(biāo)記因采用近紅外連續(xù)激光作為激發(fā)源，具有較深的光穿透深度、無生物背景熒光干擾、對(duì)生物組織無損傷等顯著優(yōu)勢(shì)，可以和普通共聚焦熒光成像系統(tǒng)很好地聯(lián)用，可以對(duì)多種探針同時(shí)標(biāo)記的生物樣品成像，能顯示復(fù)雜的生物樣品中更多細(xì)節(jié)，這一成像技術(shù)在化學(xué)、材料科學(xué)以及醫(yī)學(xué)研究中具有廣闊的應(yīng)用前景。其中，介孔中空結(jié)構(gòu)的上轉(zhuǎn)換熒光納米材料更是因其高比表面積、大容量、更強(qiáng)的光學(xué)性能和廣泛應(yīng)用而備受關(guān)注。基于以上這些優(yōu)點(diǎn)，許多研究組致力于上轉(zhuǎn)換熒光中空納米球的合成研究。

現(xiàn)階段，常規(guī)的合成方法有模板法和離子交換法等。模板法以表面修飾的納米球?yàn)槟０澹股限D(zhuǎn)換熒光層在模板表面生長(zhǎng)，隨后將模板刻蝕或煅燒除去，得到產(chǎn)物。Yuliang?Zhao等人通過模板的方法，采用水熱碳球作為犧牲模板，成功的大規(guī)模地制備了稀土摻雜的三氧化二釓中空納米球。Hongjie?Zhang等人以三聚氰胺甲醛微球?yàn)槟０澹S后通過熱處理的方式除去模板，成功合成了中空結(jié)構(gòu)的三氧化二釓微球?(參考文獻(xiàn):?(a)?G.?Tian,?Z.?Gu,?X.?Liu,?L.?Zhou,?W.?Yin,?L.?Yan,?S.?Jin,?W.?Ren,?G.?Xing,?S.?Li?and?Y.?Zhao,?J.?Phys.?Chem.?C,?2011,?115,?23790;?(b)?Z.?R.?Shen,?J.?G.?Wang,?P.?C.?Sun,?D.?T.?Ding?and?T.?H.?Chen,?Chem.?Commun.,?2009,?13,?1742;?(c)?J.?U.?Park,?H.?J.?Lee,?W.?Cho,?C.?Jo?and?M.?Oh,?Adv.?Mater.,?2011,?23,?3161.)。離子交換法也得到了很多研究組的關(guān)注，Jun?Lin?等人通過將釩離子引入到Gd(OH)CO₃:Ln³⁺前驅(qū)體中，經(jīng)過180?°C煅燒10?h后得到鑭系摻雜的中空GdVO₄球(參考文獻(xiàn):?X.?Kang,?D.?Yang,?Y.?Dai,?M.?Shang,?Z.?Cheng,?X.?Zhang,?H.?Lian,?P.?Ma?and?J.?Lin,?Nanoscale,?2013,?5,?253.)。?Fan?Zhang?等人通過HF與Y₂O₃納米粒子之間的離子交換反應(yīng)得到了α-NaYF₄中空球(參考文獻(xiàn):?F.?Zhang,?Y.?Shi,?X.?Sun,?D.?Zhao?and?G.?D.?Stucky,?Chem.?Mater.,?2009,?21,?5237.)。

然而，這些制備上轉(zhuǎn)換熒光中空球的方法合成步驟復(fù)雜，需要較高的反應(yīng)溫度，較長(zhǎng)的反應(yīng)時(shí)間。反應(yīng)所需試劑不夠溫和、綠色，多為具有揮發(fā)性的有機(jī)試劑和具有強(qiáng)腐蝕性的HF或NaOH溶液，基于現(xiàn)有方法的如上缺點(diǎn)，亟需開發(fā)一種簡(jiǎn)單，綠色，經(jīng)濟(jì)有效，大范圍，反應(yīng)條件溫和的通用方法。

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發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種基于聚丙烯酸鈉微球模板合成上轉(zhuǎn)換熒光中空納米球的通用制備方法，合成的方法簡(jiǎn)單，操作方便，得到的納米膠囊功能多。

本發(fā)明以聚丙烯酸鈉微球?yàn)槟０澹铣啥嗌限D(zhuǎn)換熒光三氧化二釓介孔中空納米球。

本發(fā)明的方案是：首先，在水和異丙醇體系中加入聚丙烯酸鈉，制備聚丙烯酸鈉微球。然后以聚丙烯酸鈉微球?yàn)槟０澹ㄟ^稀土離子和鈉離子間的離子交換作用，使稀土離子取代鈉離子，與聚丙烯酸鈉微球的羧基進(jìn)行配位，形成聚合前軀體殼，用異丙醇反復(fù)清洗數(shù)次。之后，在600?°C煅燒2?h后得到鑭系摻雜的上轉(zhuǎn)換熒光中空三氧化二釓球。