[發明專利]一種單一顆粒多色發光的納米材料的制備方法

在審

• 申請號: 201810318987.X
• 申請日: 2018-04-11
• 公開（公告）號: CN108441208A
• 公開（公告）日: 2018-08-24
• 發明（設計）人: 鞠強;房貞蘭;曹曉薇;方小蝶;田云
• 申請（專利權）人: 南京工業大學
• 主分類號: C09K11/02
• 分類號: C09K11/02;C09K11/06;C09K11/85;C09K11/86;B82Y20/00;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 北京世譽鑫誠專利代理事務所(普通合伙) 11368
• 代理人: 魏秀枝

本發明公開了一種單一顆粒多色發光的納米材料的制備方法，利用核?殼結構策略，將不同的發光中心整合到單個納米粒子上，在單一顆粒上實現選擇性激發和三原色發光，進而合成具有單一顆粒多色發光的納米材料。利用不同的波長激發，808nm激發，粒子發藍光；980nm激發，粒子發紅光；1550nm激發，粒子發綠光，使得在單一粒子上獲得藍?紅?綠三原色的輸出。通過核?殼結構圖，透射電子顯微鏡，能級傳遞上轉換核殼結構圖，單顆粒熒光光譜等，說明稀土上轉換納米材料是分散性好，形貌均一，光穩定性好，發光效率高，在單一顆粒上實現了選擇性激發和三原色發光的新型高效發光納米晶材料。

技術領域

本發明涉及多色發光納米材料的制備技術領域，特別是一種單一顆粒多色發光的納米材料的制備方法。

背景技術

隨著現代科技和生物技術的發展，在集成光學、太陽能電池、醫學成像等領域急需更多的材料以滿足科技進步的需要。納米材料，具有小尺寸效應、表面效應、量子尺寸效應和宏觀量子隧道效應等，使納米材料在光學、燃料電池、儲氫材料、生物醫學等方面表現出常規材料不具備的特性，因此，被稱為“現代工業的維生素”和神奇的“新材料寶庫”。其中，稀土摻雜的上轉換發光材料是一種可以把長波長、低能量的近紅外光轉化為短波長、高能量的紫外或可見光的無機發光材料。稀土上轉換熒光材料之所以表現出獨特的光學性能，是因為稀土離子種類繁多且具有非常豐富的階梯狀4f能級，使得上轉換多光子的激發過程成為現實，更使得材料的發射譜線覆蓋了整個可見光區，為寬范圍的顏色調控提供了無限可能，受到了科學界和商業界越來越廣泛的關注。而與傳統的熒光染料和半導體量子點相比較，上轉換熒光納米材料更展現出光穩定性好、發光強度高等優勢，這都為有效避免生物組織自身熒光的干擾和散射光提供了可能。

稀土上轉換熒光材料除具有獨特的高效的發光性能，還具有結構的多樣性和可調性，這使它們具有多色發光特性。此外，它們還具有較好的光化學穩定性和多光子的激發特性，從而能夠在較寬范圍內進行顏色調控。近年來，稀土上轉換發光納米材料備受人們關注，關于其表面修飾、生物醫學上的多色成像、多模態成像和新型成像模式下的癌癥治療等仍然是研究的熱點。研究發現發光性能與材料的形貌、尺寸及結構有著密切聯系，因此，稀土上轉換熒光材料的可控合成對于擴大其應用范圍具有重要的現實意義。

若想獲得不同顏色發光的材料，簡單的混合摻雜會由于能量傳遞而導致熒光淬滅。

發明內容

本發明的目的是要提供一種單一顆粒多色發光的納米材料的制備方法，利用核-殼結構策略，通過構筑并裁剪能量傳遞途徑以及搭建不同的發光層，研究了利用不同的激發波長和激發功率，實現了對發光顏色的可控調制。以發光顏色變化為導向，實現了在單一顆粒上選擇性激發和三原色發光，初步揭示了其在多色顯示和生物標記領域中的應用。

為達到上述目的，本發明是按照以下技術方案實施的：

一種單一顆粒多色發光的納米材料的制備方法，包括以下步驟：

步驟一、取一種或一種以上的稀土醋酸鹽溶液，加入到三頸燒瓶中，然后在攪拌的條件下，加入油酸和十八烯溶液，并在115攝氏度下加熱1小時，得到均勻溶液，將三頸燒瓶在氮氣氛圍下繼續加熱至145攝氏度，回流30分鐘，然后停止加熱，自然冷卻到室溫；

步驟二、加入NaOH溶液和NH₄F溶液，在室溫下攪拌2小時，并在85攝氏度下加熱30分鐘，將三頸燒瓶抽真空10分鐘，通入氮氣，將溫度升高到290攝氏度，加熱40分鐘；停止加熱，反應冷卻至室溫；將得到的顆粒轉移到離心管中，加入適量乙醇，8000轉/分鐘，離心5分鐘，得到的沉淀用環己烷、乙醇洗滌2次后，得到核納米顆粒，將得到的核納米顆粒分散到環己烷中，得到核納米顆粒環己烷溶液；

步驟三、重復步驟一，然后加入步驟二制得的核納米顆粒環己烷溶液，然后重復步驟二得到一層殼層的核納米顆粒，將得到的一層殼層的核納米顆粒分散到環己烷中，得到一層殼層的核納米顆粒環己烷溶液；