[發明專利]鈣摻雜熒光增強的水溶性NaErF4:Yb紅光上轉換納米材料的制備方法

有效

• 申請號: 201911004704.5
• 申請日: 2019-10-22
• 公開（公告）號: CN110746972B
• 公開（公告）日: 2022-06-14
• 發明（設計）人: 唐純良;唐曉山;凌妍;余彪;周曉平
• 申請（專利權）人: 嶺南師范學院
• 主分類號: C09K11/85
• 分類號: C09K11/85;B82Y20/00;B82Y40/00;G01N21/64
• 代理公司: 廣州市南鋒專利事務所有限公司 44228
• 代理人: 李慧

本發明涉及鈣摻雜熒光增強的水溶性NaErF4:Yb紅光上轉換納米材料的制備方法，屬于無機功能材料技術領域。利用稀土鉺鹽和鐿鹽及鈉鹽，鈣鹽與氟源在180至250℃下經溶劑熱反應生成，制備過程中以乙二醇和水為混合溶劑，添加梳形超分散劑控制納米晶體顆粒的大小，獲得了單分散的大小均勻，形貌規則的六方相納米NaErF₄，通過摻雜Ca²⁺，Yb³⁺，獲得了具有紅色上轉換熒光發射特性的產物，且產物能分散于水中形成透明溶膠。該方法摻雜Ca²⁺，減少了貴重稀土離子的用量，能夠在較短的時間內獲得六方相的NaErF₄，提高了上轉換熒光效率，得到了水溶性的上轉換材料。本發明的水溶性上轉換納米材料可應用于生物熒光標記或重金屬離子檢測等。

技術領域

本發明涉及一種材料的制備方法，具體涉及一種鈣摻雜熒光增強的水溶性NaErF4:Yb紅光上轉換納米材料的制備方法，屬于無機材料技術領域。

背景技術

近紅外上轉換熒光材料具有光譜可調、熒光壽命長、銳線發射、背景熒光弱等優勢，而且具有大的反斯托克斯位移，非常好的光學穩定性和高的穿透能力等特點。目前，水溶性的上轉換材料主要通過兩步法合成，首先高溫合成六方相納米NaYF₄，然后通過表面改性得到水溶性的上轉換熒光材料。這種方法要得到上轉換熒光效率高的六方相NaYF₄需要較高的溫度，較長的時間及使用大量易造成污染的有機溶劑。也有人利用低溫共沉淀法合成相應材料，但熒光效率低，得不到水溶性的上轉換材料；還有人用水熱或溶劑熱法制備，但通常都是200納米以上的大顆粒，很難在極性溶劑中穩定分散。而作為生物熒光標記使用時通常要求更小顆粒，且能穩定分散在極性溶劑如水或乙醇中。作為生物應用的上轉換納米材料，紅色發光或近紅外發光是最有應用價值的。目前，得到純紅色上轉換發光的方法主要是通過摻雜Mn²⁺或Ce³⁺實現的，也有直接使用KMnF₃作為基質得到純紅色上轉換發光的報道。

申請號為201610003579.6的發明提供的是一種紅色上轉換發光納米載體及制備方法。該方法采用高溫熱解方法層層包覆生成具有紅色上轉換熒光性能的核殼結構稀土氟化物納米晶，并通過溶膠凝膠法將介孔二氧化硅包覆在納米粒子表面，從而形成可以擔載藥物的多級核殼介孔結構。該種納米復合材料具有優異的紅色上轉換發光性能和表面的介孔結構，其較強的紅色上轉換熒光有利于熒光成像，同時表面具有介孔而可以作為潛在的藥物載體。

申請號為201610362891.4的發明提供的是一種基于鉬酸鐿基質的高效上轉換熒光納米材料及其制備方法和應用，該材料具有穩定的晶體結構和高的熒光上轉換絕對量子產率，可極大地推進光頻上轉換材料的推廣應用。

目前，關于鈣摻雜熒光增強的水溶性NaErF4:Yb紅光上轉換納米材料還未見報道。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術的不足，提供鈣摻雜熒光增強的水溶性NaErF4:Yb紅光上轉換納米材料的制備方法。利用NaErF₄作為基質，利用Er³⁺的交叉馳豫獲得純的紅色上轉換發光。在梳形超分散劑的作用下，制備的小粒徑六方相NaErF₄上轉換熒光材料可在水里分散成透明的溶膠，其紅色上轉換熒光隨Ca²⁺摻雜濃度的增加顯著增強，Ca²⁺的摻雜濃度最高可達50mol％。

為了達到上述目的，本發明所采用的技術方案是：

鈣摻雜熒光增強的水溶性NaErF4:Yb紅光上轉換納米材料的制備方法如下：

將含Er的化合物A,含Ca的化合物B及含Yb的化合物C和含Na的化合物D溶于足量硝酸，加熱攪拌溶解，并蒸發至干；

其中A可以是氧化鉺、硝酸鉺、氯化鉺、醋酸鉺或碳酸鉺的混合物或至少其中一種；