[發明專利]一種可控合成核殼結構的稀土上轉換發光納米材料及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 201610827417.4
• 申請日: 2016-09-14
• 公開（公告）號: CN107815302B
• 公開（公告）日: 2020-05-15
• 發明（設計）人: 周晶;馬李益;陳妙
• 申請（專利權）人: 首都師范大學
• 主分類號: C09K11/02
• 分類號: C09K11/02;C09K11/85;B82Y20/00;G01N21/63;B42D25/36
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 關暢;王春霞

本發明公開了一種可控合成核殼結構的稀土上轉換發光納米材料及其制備方法與應用。它的制備方法包括如下步驟：(1)在惰性氣體中，將原料處理后得到的產物反應，得到小納米稀土顆粒；(2)在真空條件中，將稀土化合物與高沸點有機溶劑和陰離子表面活性劑混合，升溫反應后降溫至室溫，再加入氫氧化物和氟化物混合；然后在惰性氣體保護中反應，得到含大納米稀土顆粒的體系；(3)在高沸點有機溶劑中，向含大納米稀土顆粒的體系加入至少一次小納米稀土顆粒混合進行重復反應，即得到稀土上轉換發光納米材料。本發明方法成本低、簡便、通用；能得到可控層厚、層數、層種類的納米顆粒，制備得到的稀土納米材料具有良好的上轉換發光性能。

技術領域

本發明涉及一種可控合成核殼結構的稀土上轉換發光納米材料及其制備方法與應 用，屬于納米材料領域。

背景技術

稀土上轉換發光納米材料，能夠吸收980nm、808nm或其他長波光的光子后發射 出紫外可見光，這一特殊性質使其在諸多領域都有潛在的應用，例如，細胞成像，防 偽，打印等領域。受制于稀土上轉換發光納米材料自身的特性，其發光性能有很大的 缺陷，為提高其發光效率，核殼結構的稀土上轉換發光納米材料構建可以有效的提高 其發光性能。有效的控制核殼結構的稀土上轉換發光納米材料的合成仍然具有挑戰。

發明內容

本發明的目的是提供一種可控合成核殼結構的稀土上轉換發光納米材料及其制備 方法與應用；本發明制備方法成本低、簡便、通用；能得到可控層厚、層數、層種類 的稀土上轉換發光納米材料的納米顆粒，制備得到的稀土納米材料具有良好的上轉換 發光性能。

本發明提供的可控合成核殼結構的稀土上轉換發光納米材料的制備方法，包括如下步驟：

(1)在惰性氣體中，將如下1)或2)的處理后得到的產物反應，得到小納米稀 土顆粒；

1)在真空條件中，將稀土化合物與高沸點有機溶劑、陰離子表面活性劑和陽離子表面活性劑混合，然后升溫反應后自然降溫至室溫，再加入氫氧化物和氟化物混合；

2)在真空條件中，將稀土化合物與三氟乙酸鹽、所述高沸點有機溶劑、所述陰離子型表面活性劑和所述陽離子型表面活性劑混合，升溫反應；

(2)在真空條件中，將所述稀土化合物與所述高沸點有機溶劑和所述陰離子表面活性劑混合，升溫反應后降溫至室溫，再加入所述氫氧化物和所述氟化物混合；然后 在所述惰性氣體保護中反應，得到含大納米稀土顆粒的體系；

(3)在所述高沸點有機溶劑中，向所述含大納米稀土顆粒的體系中加入至少一次所述小納米稀土顆粒混合進行重復反應，即得到稀土上轉換發光納米材料。

本發明中，通過控制所述小納米稀土顆粒的加入次數以控制核殼的層數；通過控制原料的種類以控制合成的稀土上轉換發光納米材料的層厚的層種類。

上述的制備方法中，步驟(1)-1)中，所述稀土化合物的摩爾量與所述高沸點有 機溶劑、所述陰離子表面活性劑、所述陽離子表面活性劑、所述氫氧化物和所述氟化 物的體積比可為1mmol：2.5～25mL：2.5～20mL：2.5～20mL：2～5mmol:4～8mmol；

所述升溫反應的溫度可為100～130℃，具體可為120℃、125℃或120～125℃，時間可為0.5～2h，具體可為45min；經所述升溫反應至溶液澄清透明然后降溫至室溫； 所述混合的溫度均可為60～80℃，具體可為70℃，時間可為0.1～3h，具體可為0.5h、 2.5h或0.5～2.5h；

步驟(1)-2)中，所述稀土化合物和所述三氟乙酸鹽的摩爾量與所述高沸點有機溶劑、所述陰離子型表面活性劑和所述陽離子型表面活性劑的配比可為2mmol：0.5～5mmol：1～50mL：1～20mL：1～20mL；