[發明專利]一種摻鐿鎢酸釓鉀納米晶體顆粒及其制備方法

在審

• 申請號: 201910364362.1
• 申請日: 2019-04-30
• 公開（公告）號: CN109911942A
• 公開（公告）日: 2019-06-21
• 發明（設計）人: 楊曉紅;付海濤;安希忠;張浩;鄒清川;王巖;趙晨
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: C01G41/00
• 分類號: C01G41/00;C09K11/78;B82Y20/00;B82Y30/00
• 代理公司: 北京易捷勝知識產權代理事務所(普通合伙) 11613
• 代理人: 韓國勝

本發明涉及光電子功能材料技術領域，尤其是關于一種摻鐿鎢酸釓鉀納米晶體顆粒的制備方法，該方法以鉀源、釓源、偏鎢酸銨或其水合物為基質材料前驅物，以鐿源為摻雜前驅物，分散并溶解在硝酸溶液中，將溶液加熱蒸干，得到摻鐿鎢酸釓鉀硝酸鹽沉淀物；將該摻鐿鎢酸釓鉀硝酸鹽沉淀物與螯合劑溶液混合并加熱攪拌，再加入酯化劑，生成樹脂狀沉淀物，通過高溫煅燒，除去有機物分子，生成高純度的摻鐿鎢酸釓鉀納米晶體顆粒。螯合劑的作用是調控摻鐿鎢酸釓鉀的顆粒尺寸/粒徑，而酯化劑有利于獲得均勻分散的納米晶體顆粒。本發明一方面實現了摻鐿鎢酸釓鉀納米顆粒的制備，另一方面使鐿的摻雜量可依照需要調節控制，從而對產物的熒光特性進行調節。

技術領域

本發明涉及光電子功能材料技術領域，尤其涉及一種摻鐿鎢酸釓鉀納米晶體顆粒及其制備方法。

背景技術

單斜相的鎢酸釓鉀激光材料擁有特殊的光學性質，它能夠增強偏振發射，提高激發拉曼散射效率。摻鐿鎢酸釓鉀(KGd(WO₄)₂:Yb)晶體在980nm激光激發下具有較高吸收系數、較大發散截面及較大的增益帶寬(1020-1060nm)，同時具有較低的激光閾值和超低的量子缺陷。摻鐿離子激光晶體可以實現高濃度摻雜，所以可以通過這一途徑來提高激光晶體單位長度的激光效率。摻鐿激光晶體只有兩個電子能級結構，基態2F7/2和激發態2F5/2。從理論上講，采用摻鐿離子激光晶體可以避免濃度猝滅、粒子上轉換和激發態吸收效應。在醫學成像領域中，由于鐿摻雜鎢酸釓鉀納米晶體在紅外區域被激發和發射，所引發的光毒性非常小、可在血液和生物組織中可視，因此在時間門成像系統中可作為非常理想的生物分子的標記探針。

目前，鎢酸釓鉀塊體材料可以通過種子溶液生長冷卻法、激光蒸汽法和液相外延生產法制備。但是作為生物分子的標記探針時，需要材料的顆粒尺寸至少在納米尺度范圍內，然而目前的這些方法制備工藝復雜、制備成本高，且無法制備出小顆粒的鎢酸釓鉀納米晶體。與塊體材料相比，納米尺度的摻鐿鎢酸釓鉀同樣具有較好的光學性能、力學性能和熱穩定性，并可以通過表面官能團修飾與生物分子結合，在醫學成像領域中有廣闊的應用前景。不過目前鮮見有關摻鐿鎢酸釓鉀的納米晶體顆粒的制備方法的報道。

發明內容

(一)要解決的技術問題

為了解決現有技術的上述問題，本發明提供一種摻鐿鎢酸釓鉀納米晶體顆粒的制備方法，用以制備出納米晶體顆粒形態的摻鐿鎢酸釓鉀，使其符合生物分子的標記探針、醫學成像領域中的應用要求。

(二)技術方案

為了達到上述目的，本發明采用的主要技術方案包括：

一種摻鐿鎢酸釓鉀納米晶體顆粒的制備方法，其是：

以鉀源、釓源、偏鎢酸銨或其水合物為基質材料前驅物，以鐿源為摻雜前驅物，分散并溶解在硝酸溶液中，將溶液加熱蒸干，得到摻鐿鎢酸釓鉀硝酸鹽沉淀物；將該摻鐿鎢酸釓鉀硝酸鹽沉淀物與螯合劑溶液混合并加熱攪拌，然后加入酯化劑并加熱攪拌，生成樹脂狀沉淀物，通過高溫燒結除去有機分子，得到摻鐿鎢酸釓鉀納米晶體顆粒。

優選地，所述鉀源為鉀的碳酸鹽或有機酸鹽或KOH；所述釓源為釓的氧化物或碳酸鹽或有機酸鹽；所述鐿源為鐿的氧化物或碳酸鹽或有機酸鹽。前述鉀源、釓源、鐿源、偏鎢酸銨的共同特點是，可溶于濃硝酸溶液中，且均可通過加熱或高溫燒結的方法去除雜質離子。其中，螯合劑可選擇為EDTA、氨基三乙酸鹽、二亞乙基三胺五乙酸或其鹽等；所述酯化劑是指能夠與螯合劑反應生成酯類的物質。因此，酯化劑的選擇需根據螯合劑所帶的官能團進行選擇。一般地，若螯合劑帶有至少一個羧基，則酯化劑為一元醇或多元醇。在選擇螯合劑時，應選擇那些易于被酯化得到酯化沉淀物、且酯化產物容易在高溫燒結/煅燒下分解去除的有機物螯合劑，以得到高純度的目標產物。其中，螯合劑作用是調控摻鐿鎢酸釓鉀的顆粒尺寸/粒徑，而酯化劑能夠獲得樹脂狀沉淀物，有利于獲得均勻分散的納米晶體顆粒。

根據本發明的制備方法，進一步地，包括：