[發明專利]一種水溶性鋱摻雜氟化鈣納米粒子、制備方法及其應用

有效

• 申請號: 201810175271.9
• 申請日: 2018-03-02
• 公開（公告）號: CN108165265B
• 公開（公告）日: 2021-02-05
• 發明（設計）人: 宋立美;高建華
• 申請（專利權）人: 西安文理學院
• 主分類號: C09K11/61
• 分類號: C09K11/61;B82Y20/00;B82Y30/00;G01N21/64
• 代理公司: 西安銘澤知識產權代理事務所(普通合伙) 61223
• 代理人: 韓曉娟

本發明公開了一種水溶性鋱摻雜氟化鈣納米粒子及其制備方法，按以下步驟進行：2，6?吡啶二甲酸、NaOH、無機鈣鹽、無機鋱鹽、堿金屬氟化物混合制備反應混合液；反應混合液水熱反應制備膠體溶液；膠體溶液純化得到水溶性鋱摻雜氟化鈣納米粒子。本發明還提供了一種上述方法制備出的水溶性鋱摻雜氟化鈣納米粒子在過渡金屬離子識別中的應用。本發明制備出的納米粒子尺寸分布均勻，粒徑小，在紫外光的激發下能發射強的Tb³⁺特征熒光，且能與過渡金屬離子發生識別作用。此外，本發明的制備方法簡單，易于放大，可控性好，產品性能優異，不僅可以識別金屬離子，還有望可用于分析化學，生物、醫學熒光探針，示蹤，防偽等領域。

技術領域

本發明屬于無機材料制備技術領域，具體涉及一種水溶性鋱摻雜氟化鈣納米粒子、制備方法及其應用。

背景技術

從上世紀末開始，隨著納米科學技術的發展，納米發光材料逐漸引起人們的濃厚興趣，日益受到人們的關注。稀土元素具有豐富的電子能級，通過恰當的稀土離子摻雜可以獲得具有從紫外光區、可見光區到近紅外區等各種波長吸收和發射的稀土發光材料，將稀土發光材料納米化后能使其在原有性質的基礎上產生更加優異的性能，這將有利于發現新的發光材料并開拓新的特性。目前探索制備稀土納米材料的新方法、改善納米粒子的分散性以及對納米粒子的形貌和尺寸進行有效調控是該領域開展的主要工作。

用于稀土發光納米材料的基質材料主要有氧化物、磷酸鹽、礬酸鹽、氟化物，其中，氟化物基質具有更加顯著的優點，比如結構具有多樣性，解離能低，在紫外到紅外光區這樣寬波長范圍內具有高透光度、良好的光學均勻性和熱穩定性以及較低的聲子能量，而低的聲子能可以減少活性離子的非輻射躍遷。氟化物的這些特性使得其成為一種非常理想的基質材料。

稀土摻雜氟化物的早期研究大多集中在合成體相材料方面，近年來雖然關于稀土摻雜氟化物納米粒子的報道有很多，但能夠在溶劑中溶解、尤其是能夠在水中溶解的稀土摻雜氟化物納米粒子的報道卻不多。具有良好水溶性、強發光的納米粒子具有諸多的應用前景，比如：在分析化學中用于金屬離子的測定，在生物領域用于生物大分子的標記與檢測、細胞及生物組織的熒光標記與成像以及活體成像，顯示，防偽等。由于稀土摻雜納米粒子的水溶性與發光強度是矛盾的兩個方面，因此，開發成本低、具有良好水溶性、發光強度高、易于大量生產的稀土摻雜納米粒子仍是一個挑戰，該方面的研究具有一定的理論和實際意義。

發明內容

本發明提供了一種水溶性鋱摻雜氟化鈣納米粒子及其制備方法，解決了現有技術中很少能制備出能在水中溶解的鋱摻雜氟化物納米粒子，且即使制備出來了，也存在鋱摻雜納米粒子的水溶性與發光強度相互矛盾的問題。

本發明的第一個目的是提供一種水溶性鋱摻雜氟化鈣納米粒子的制備方法，包括以下步驟：

步驟1，將2，6-吡啶二甲酸與蒸餾水按照1：38的體積比混合后超聲溶解，得到2，6-吡啶二甲酸水溶液；

往2，6-吡啶二甲酸水溶液加入NaOH并超聲溶解15min，溶解完畢再加入無機鈣鹽和無機鋱鹽，超聲溶解15-30min，得到含鹽混合液；

往含鹽混合液中加入堿金屬氟化物并超聲溶解15-30min，溶解完畢得到反應混合液；

其中，2，6-吡啶二甲酸、NaOH、無機鈣鹽、無機鋱鹽、堿金屬氟化物的摩爾比為1：1：0.95：0.05：1.65；

步驟2，將步驟1中反應混合液密封后于150℃下反應16h，反應完畢后冷卻至室溫，得到膠體溶液；

步驟3，將步驟2中膠體溶液于120℃下濃縮后再以10000r/min的速度離心10min，分離出白色沉淀物；將白色沉淀物用體積濃度為95％的乙醇溶液洗滌、離心、干燥，即得到所述水溶性鋱摻雜氟化鈣納米粒子。