[發明專利]一種稀土摻雜氟化釔鉀上轉換發光納米材料的制備方法

有效

• 申請號: 201410670610.2
• 申請日: 2014-11-21
• 公開（公告）號: CN104327855A
• 公開（公告）日: 2015-02-04
• 發明（設計）人: 王友法;周斌;夏冬林;熊真敏;劉星;李乾;柯明鑫
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: C09K11/85
• 分類號: C09K11/85
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 崔友明

技術領域

本發明涉及上轉換發光材料技術領域，具體涉及一種稀土摻雜氟化釔鉀上轉換發光納米材料的制備方法。

背景技術

稀土上轉換發光材料是一類受到光激發時可以發射出比激發波長短的熒光材料，展現了豐富而獨特的發射光譜和發光特性，使其在光電子器件、電光源照明以及太陽能電池等方面都展現了廣闊的研究和應用價值，特別是其具有較大的光穿透深度(0.3～7μm)、無生物組織自發熒光以及對生物組織幾乎無損傷等顯著特點，因此有望取代傳統生物熒光標記材料，在生物成像、檢測、載藥、即時診斷器件開發等生物醫學領域具有廣泛的應用前景。

與傳統的發光材料相比，上轉換發光材料具有以下顯著特點：一是可有效降低光致電離所引起的基質材料的壽命衰退；二是不需要嚴格的晶格匹配，不要求高穩定性的激發波長；三是具有一定的上轉換發光波長可調頻率。到目前為止已發現很多稀土離子摻雜的無機材料都具有上轉換發光性能。在已報道的上轉換材料體系中，稀土氟化物由于在特定波長范圍內具有較好的透光性，有降低的聲子能和較高的光致損傷闕值，可以作為較理想的稀土摻雜基質。目前關于摻雜氟化物基質的研究主要集中在氟化釔鈉(NaYF4)，氟化釓鈉(NaGdF4)或氟化釔鋰(LiYF4)等體系。其中，NaYF4由于聲子能量低、發光壽命長、稀土離子摻雜溶度高等特性，是目前上轉換發光效率最高的基質材料。盡管如此，最高效率的Yb/Er共摻雜NaYF4基質上轉換發光材料的發光效率只有5％的量子產率，限制了其在太陽能電池和生物探針等領域的進一步應用。因此尋找合適的基質材料仍然是人們研究的焦點和難題。目前對于氟化釔鉀(K2YF5)基質上轉換材料的研究甚少，目前為止還很少有關氟化釔鉀基質材料研究的合成、光學性能及其應用的報道和相關專利申請。

最近技術中，增強上轉換納米粒子發光的方法主要有三種：第一種是改變合成方法以提高納米粒子的結晶性；第二種是采用同質核殼結構有效避免表面缺陷和和有機配體的高振動對上轉換效率的影響；第三種是利用金屬粒子與稀土離子相互作用以增強上轉換發光。目前合成稀土摻雜上轉換納米材料的制備方法主要有共沉淀法、水熱/溶劑熱法和熱分解法等，而共沉淀法一般需要后續高于600℃的高溫熱處理，高耗能且易造成納米晶大量團聚；水熱法一步合成的材料很難達到納米級別，限制其生物納米成像的進一步應用；熱分解法采用的前驅體溶劑及生成的副產物均有較高的毒性。面對制備工藝多存在高能耗、低產率、高污染等的研究現狀，因此開發一種綠色環保、成本低廉的制備方法仍然是合成超細高質量、高熒光性能的上轉換發光材料的關鍵問題所在。

綜上所述，關于一種綠色環保、成本低廉的制備方法合成超細高質量、高熒光性能的氟化釔鉀基質上轉換發光材料相關專利申請還沒有報道。

發明內容

為了解決現有技術中存在的問題，本發明提供一種熱注入法制備稀土摻雜氟化釔鉀上轉換發光納米材料的方法，利用本方法合成出在980nm近紅外光激發下Yb/Er共摻雜的氟化釔鉀基質上轉換材料，所得產物的形貌、尺寸均一可控，顆粒間分散性良好，而且發光強度高。

為實現上述目的，本發明所提供的技術方案是：一種稀土摻雜氟化釔鉀上轉換發光納米材料的制備方法，其包括以下步驟：

1)稱取氧化釔(Y₂O₃)、鉀鹽和氟源加入含油酸/油胺溶劑體系中攪拌混合，得到第一均勻溶液；

2)稱取氟化鐿(YbF₃)和稀土激活劑加入含油酸/油胺溶劑體系中攪拌混合，得到第二均勻溶液；

3)將第一均勻溶液快速升溫至高溫，同時將第二均勻溶液快速注入并充分攪拌反應1～2h，得到第三均勻溶液；

4)所得溶液冷卻至室溫后離心分離，清洗，干燥，制得稀土摻雜氟化釔鉀上轉換發光納米材料。

按上述方案，所述各物質用量中Y：Yb：稀土激活劑＝0.8：(0.2～0.4)：(0.02～0.04)。

按上述方案，步驟1)所述的鉀鹽為氟氫化鉀(KHF₂)、乙酸鉀(C₂H₃KO₂)或硼氫化鉀(KBH₄)，氟源為氟氫化鉀、氟氫化銨(NH₄.HF₂)或氟化銨(NH₄F)，所述的油酸/油胺的體積比例范圍為1：1～2：1。