[發明專利]上轉換熒光納米材料的制備方法

在審

• 申請號: 201611015638.8
• 申請日: 2016-11-15
• 公開（公告）號: CN108070375A
• 公開（公告）日: 2018-05-25
• 發明（設計）人: 江夢慈;曾和平
• 申請（專利權）人: 上海朗研光電科技有限公司
• 主分類號: C09K11/85
• 分類號: C09K11/85
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種上轉換熒光納米材料的制備方法，其采用激光燒結生長微晶和激光消融產生納晶兩個核心過程；所述激光燒結生長微晶通過激光燒結稀土氧化物和稀土氟化物的混合粉末或混合粉末壓片，在激光照射熔融區生長出微晶；所述激光消融產生納晶通過脈沖激光在水溶液中消融微晶產生納米晶體顆粒。本發明能夠高效率合成和生產上轉換熒光納米材料，整個生產過程依靠純物理反應進行，原料利用率高達95％，無廢料產生，安全綠色無污染。

技術領域

本發明涉及一種制備方法，特別是涉及一種上轉換熒光納米材料的制備方法。

背景技術

近年來，上轉換熒光納米材料以其特殊的性能和廣泛的用途成為研究的焦點，在固體激光、太陽能電池、光動力治療，特別是作為生物標記探針，熒光防偽方面有很大的潛在應用價值。與傳統的有機染料和半導體量子點相比，上轉換熒光納米材料作為生物標記的納米探針有許多優點，如窄帶發射，高的信噪比，抗光漂白，低毒性。過去十幾年中，科學工作者們對上轉換熒光納米材料的尺寸、相純、化學成分以及性質的操控進行了大量研究。

以四氟化釔鈉(化學式為NaYF4)為基質的上轉換熒光材料是迄今為止發現的效率最高的上轉換熒光材料，引起了廣泛的關注。目前，以NaYF4為基質的上轉換熒光材料的制備方法主要有：共沉淀法、金屬有機法和水/溶劑熱法。采用共沉淀法制得的納米顆粒須通過高溫鍛燒來提高發光效率，而鍛燒步驟容易導致納米顆粒的團聚，使顆粒的粒徑增大。金屬有機法的反應條件苛刻(需無水無氧的高溫環境)、試劑成本較高、危險性較大。水/溶劑熱法雖然反應條件溫和、反應活性高，合成的顆粒結晶度高、分散性好、晶體的形貌易于控制，但是，實驗過程中需要較高反應溫度和較長反應時間，而在此條件下，很容易導致納米顆粒的各向異性生長形成納米棒或者納米線，使納米顆粒的粒徑增大。由于以上缺點，人們迫切需要研究一種綠色、快速、可控、操作簡便的上轉換熒光納米材料制備工藝。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種上轉換熒光納米材料的制備方法，其能夠高效率合成和生產上轉換熒光納米材料，整個生產過程依靠純物理反應進行，原料利用率高達95％，無廢料產生，安全綠色無污染。

本發明是通過下述技術方案來解決上述技術問題的：一種上轉換熒光納米材料的制備方法，其采用激光燒結生長微晶和激光消融產生納晶二個核心過程；所述激光燒結生長微晶通過激光燒結稀土氧化物和稀土氟化物的混合粉末或混合粉末壓片，在激光照射熔融區生長出微晶；所述激光消融產生納晶通過脈沖激光在水溶液中消融微晶產生納米晶體顆粒。

優選地，所述稀土氧化物和稀土氟化物為氧化鉺、氧化鐿、氧化釔、氧化釓、氟化鈉和氟化釔，所述混合粉末或混合粉末壓片由上述物質混合制成。

優選地，所述混合粉末顆粒較大時可以采用機械壓制的手段制成混合粉末壓片。

優選地，所述激光通過高功率激光器發出，高功率激光器的功率、燒結區域和燒結時間通過激光燒結熔融區產生的局部高溫實現控制。

優選地，所述激光燒結過程中添加敏化劑鐿離子(Yb3+)。

優選地，所述激光燒結后產生的微晶在激光消融前進行預處理，所述的預處理是將燒結晶體置于燒杯中，加入純凈水或去離子水使液面略蓋過壓片表面。

所述上轉換熒光納米材料的制備方法適用于各種不同種類的原材料，充分攪拌混合，然后進行激光燒結成形以及微晶生長處理。

優選地，所述原材料是稀土氧化物或氟化物。

優選地，所述上轉換熒光納米材料的制備方法包括以下步驟：

步驟一，將稀土化合物粉末放入研缽中，充分攪拌均勻，使得粉末能盡量融合在一起；稱量適量混合粉末并進行下一步壓片處理；或者不進行壓片處理，以混合粉末形式進入步驟三；