[發(fā)明專利]一種β?NaYF4:Yb,Tm@CdS核殼納米結(jié)構(gòu)的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610368676.5
• 申請(qǐng)日: 2016-05-24
• 公開（公告）號(hào): CN106047348B
• 公開（公告）日: 2018-02-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 錢海生;章富;王婉妮;李耀武
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 合肥工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): C09K11/85
• 分類號(hào): C09K11/85;B01J27/04;B01J35/02
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責(zé)任公司34101
• 代理人: 盧敏,何梅生

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于納米材料制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種上轉(zhuǎn)換熒光納米顆粒與半導(dǎo)體CdS復(fù)合納米結(jié)構(gòu)的制備方法。

背景技術(shù)

鑭系離子摻雜的上轉(zhuǎn)換熒光納米顆粒(UCNPs)材料由于可以將近紅外光轉(zhuǎn)換為能量更多的紫外或者可見光，引起了廣泛的關(guān)注。而且，上轉(zhuǎn)換熒光納米顆粒與半導(dǎo)體可以構(gòu)建熒光共振轉(zhuǎn)移系統(tǒng)，可以充分轉(zhuǎn)移這種上轉(zhuǎn)換納米材料吸收的近紅外光子能量，進(jìn)而充分利用太陽能中的紅外部分能量，提高太陽能的使用效率，具有非常重要的經(jīng)濟(jì)價(jià)值與社會(huì)效益。

目前上轉(zhuǎn)換熒光納米結(jié)構(gòu)吸收的近紅外光子能量可以有效的轉(zhuǎn)移并能激發(fā)ZnO、CdS和 TiO₂等一些半導(dǎo)體。其中CdS由于具有窄的帶隙，本身就可以吸收太陽光譜中的可見光部分。構(gòu)建上轉(zhuǎn)換熒光納米與CdS的復(fù)合納米結(jié)構(gòu)，可以將上轉(zhuǎn)換熒光納米結(jié)構(gòu)吸收的光子更有效的轉(zhuǎn)移到CdS的能帶上，大大提高太陽光譜中近紅外-可見光的使用效率。因而，制備這種 UCNPs@CdS核殼納米結(jié)構(gòu)，在能量轉(zhuǎn)換、光催化污染廢水等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用前景。

《納米尺度》(Nanoscale,2016年，第8卷，第553-562頁)報(bào)道了一種在β-NaYF₄:Yb/Tm 納米晶表面依次外延生長(zhǎng)一層碳與CdS納米顆粒，成功制備了β-NaYF₄:Yb/Tm@C@CdS核殼納米顆粒。這種方法先在β-NaYF₄:Yb/Tm納米晶體表面利用葡萄糖碳化外延一層功能碳層，這種碳層可以富集金屬離子(Cd²⁺)，進(jìn)而較容易在碳層外面修飾上CdS納米晶。這種方法通過在上轉(zhuǎn)換納米顆粒與CdS之間引入有機(jī)的碳層，以克服NaYF₄基質(zhì)材料與CdS之間的晶格不匹配，但同時(shí)也極大的降低了β-NaYF₄:Yb/Tm與CdS之間的近紅外光子轉(zhuǎn)移效率，且碳層是利用水熱碳化形成的，不利于大規(guī)模生產(chǎn)制備。

《應(yīng)用催化B輯：環(huán)境》(Applied Catalysis B-Environmental,2010年，第100卷，第433-439 頁)報(bào)道了一種β-NaYF₄:Yb/Tm@CdS核殼納米顆粒的制備方法。首先用巰基乙酸和巰基乙醇分別修飾β-NaYF₄:Yb/Tm納米晶與CdS納米顆粒，然后利用巰基乙酸和巰基乙醇反應(yīng)，將兩種顆粒連接在一起，形成β-NaYF₄:Yb/Tm@CdS核殼納米顆粒。由于是經(jīng)過化學(xué)鍵將β-NaYF₄:Yb/Tm與CdS兩種納米顆粒鏈接在一起，這種顆粒連接穩(wěn)定性依賴于顆粒的修飾質(zhì)量，且過程復(fù)雜，不利于推廣生產(chǎn)。

綜上所述，現(xiàn)有制備UCNPs@CdS核殼納米顆粒的方法中，核一般都用的是β-NaYF₄:Yb/Tm納米晶，而且需要在β-NaYF₄:Yb/Tm納米晶表面直接外延一層非晶的功能碳層或者進(jìn)行復(fù)雜的表面改性過程以克服晶格不匹配的問題。因此，現(xiàn)有技術(shù)過程復(fù)雜，不利于推廣生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為避免上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足之處，提供了一種β-NaYF₄:Yb,Tm@CdS核殼納米顆粒的制備方法，旨在解決現(xiàn)有制備方法操作繁瑣、條件苛刻以及過程復(fù)雜等問題。

本發(fā)明為解決技術(shù)問題，采用如下技術(shù)方案：

本發(fā)明首先公開了一種β-NaYF₄:Yb,Tm@CdS核殼納米顆粒的制備方法，其特點(diǎn)在于：

稱取1.0～90mg水溶性β-NaYF₄:Yb,Tm納米顆粒與11～109mg十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)，加入15mL水超聲分散，再加入1.5～150mg抗壞血酸(AA)、2.5～250mg鎘鹽和 2.8～200mg六次甲基四胺(HMTA)，攪拌溶解后在80～95℃反應(yīng)4～24小時(shí)；自然冷卻至室溫，離心干燥后，得到β-NaYF₄:Yb,Tm@CdO核殼納米顆粒；

將β-NaYF₄:Yb,Tm@CdO核殼納米顆粒經(jīng)過H₂S氣體在40～150℃反應(yīng)2～6小時(shí)，即獲得到β-NaYF₄:Yb,Tm@CdS核殼納米顆粒。