[發(fā)明專利]一種過渡金屬離子調(diào)控稀土上轉(zhuǎn)換納米材料形貌的制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710488187.8
• 申請(qǐng)日: 2017-06-26
• 公開（公告）號(hào): CN107312541A
• 公開（公告）日: 2017-11-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張秀娟;查純婷;李文娟;李晨龍;賀高紅;南德
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 大連理工大學(xué)
• 主分類號(hào): C09K11/85
• 分類號(hào): C09K11/85;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 大連理工大學(xué)專利中心21200
• 代理人: 溫福雪,侯明遠(yuǎn)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于納米材料技術(shù)領(lǐng)域，主要涉及一種過渡金屬離子調(diào)控稀土上轉(zhuǎn)換納米材料形貌的制備方法。

背景技術(shù)

稀土上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米顆粒(UCNPs)是一種通過稀土離子的摻雜能夠在近紅外光波長(zhǎng)激發(fā)下通過多光子機(jī)制連續(xù)吸收兩個(gè)或兩個(gè)以上長(zhǎng)波長(zhǎng)低能量的光子，而發(fā)射出一個(gè)短波長(zhǎng)高能量的光子，即發(fā)出可見光的熒光納米材料。這種現(xiàn)象屬于反斯托克斯發(fā)光位移現(xiàn)象。稀土上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米顆粒通常由三部分組成，即基質(zhì)材料、敏化劑和激活劑。近年來發(fā)展迅速的鑭系金屬離子摻雜的稀土納米粒子中研究較多的是以NaYF₄為基質(zhì)材料稀土上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米顆粒。其中稀土離子Yb³⁺作為敏化劑，同為稀土離子的Er³⁺作為激活劑所組成的稀土上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米顆粒的研究最多。因?yàn)檫@兩種離子的加入可以使上轉(zhuǎn)換發(fā)光效率再次提高1-2個(gè)數(shù)量級(jí)。因此，NaYF₄:Yb³⁺,Er³⁺稀土上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米顆粒是一種比較理想的稀土上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米材料。

然而，NaYF₄基質(zhì)材料通常存在兩種晶相結(jié)構(gòu)，一種是-NaYF₄立方相，另一種則是-NaYF₄六方相，其中相比于立方相來說，六方相的NaYF₄具有更低的振動(dòng)能和非輻射衰減速率，更高的輻射發(fā)射頻率，最終導(dǎo)致在相同條件下六方相的NaYF₄的熒光發(fā)光強(qiáng)度更高、熒光壽命更長(zhǎng)、熒光背景更低和應(yīng)用更為廣泛。就目前所報(bào)道的文獻(xiàn)來看，NaYF₄:Yb³⁺,Er³⁺稀土上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米顆粒是研究以來迄今為止上轉(zhuǎn)換效率最高的稀土上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米材料之一。盡管如此，制備小尺寸、粒徑均一、晶相均勻、發(fā)光強(qiáng)和形貌可控的稀土上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米顆粒仍然是一項(xiàng)亟待解決的研究課題。Gan Tian等[1]人通過摻雜不同摩爾濃度的錳離子來調(diào)控NaYF₄:Yb³⁺,Er³⁺稀土上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米顆粒的形貌，研究發(fā)現(xiàn)，30％摩爾比的錳離子摻雜可以獲得純立方相的、小尺寸(約25nm)、形貌均勻的稀土上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米顆粒。但是，錳離子屬于重金屬離子，若將此材料應(yīng)用于生物領(lǐng)域，則會(huì)有安全問題的顧慮。因此，選擇合適的金屬離子摻雜稀土上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米顆粒并起到規(guī)律性調(diào)控其形貌變化是目前非常重要的研究項(xiàng)目。

稀土上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米顆粒由于其具有相比于量子點(diǎn)、熒光染料等發(fā)光材料所無法比擬的優(yōu)勢(shì)：熒光強(qiáng)度高、熒光壽命長(zhǎng)，自熒光背景小、性噪比高、高化學(xué)穩(wěn)定性、生物組織穿透力強(qiáng)且損傷小和低毒性等等，因此，其通常應(yīng)用于生物標(biāo)記和熒光成像等生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，一直以來都是科學(xué)家研究的熱點(diǎn)課題。然而，科研工作者都致力于制備一種形貌可控、尺寸小、晶相均勻的稀土上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米顆粒。故而研究此類通過簡(jiǎn)單摻雜離子調(diào)控稀土上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米顆粒形貌的制備就具有了非常重要的研究意義，為生物醫(yī)學(xué)研究領(lǐng)域提供了潛在的應(yīng)用價(jià)值。

NaY(Ag)F₄:Yb,Er稀土上轉(zhuǎn)換納米材料的制備可參考下述公開文獻(xiàn)：Gan Tian,Zhanjun Gu,Liangjun Zhou,et al.Mn²⁺Dopant-Controlled Synthesis of NaYF₄:Yb/Er Upconversion Nanoparticles for in vivo Imaging and Drug Delivery.[J].Adv.Mater.2012,24,1226–1231.

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的技術(shù)任務(wù)是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足，提供一種通過過渡金屬離子的摻雜來調(diào)控稀土上轉(zhuǎn)換納米材料形貌的制備方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案：

一種過渡金屬離子調(diào)控稀土上轉(zhuǎn)換納米材料形貌的制備方法，步驟如下：

溶劑熱/水熱法制備過渡金屬離子摻雜的NaY(M)F₄:Yb,Er稀土上轉(zhuǎn)換納米顆粒：