[發(fā)明專利]一種摻雜超小稀土上轉(zhuǎn)換納米晶的透明有機玻璃及其制備方法與應(yīng)用

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• 申請日: 2020-12-08
• 公開（公告）號: CN112662105A
• 公開（公告）日: 2021-04-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周博;劉松彬;劉雪龍;張勤遠
• 申請（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號: C08L33/12
• 分類號: C08L33/12;C08K3/16;C08J3/215;C09K11/85;H01S5/06;B82Y20/00;B82Y40/00
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245
• 代理人: 雷月華

1.一種摻雜超小稀土上轉(zhuǎn)換納米晶的透明有機玻璃，其特征在于，所述稀土上轉(zhuǎn)換納米晶為核殼結(jié)構(gòu)的MLnF₄：Yb³⁺,A³⁺@MLnF₄，其中M為Li、Na、K中的一種或幾種，Ln為Y、Gd、La、Lu中的一種或幾種，A為Er、Tm、Ho中的一種或幾種；所述稀土上轉(zhuǎn)換納米晶的平均顆粒尺寸為5～15nm；所述透明有機玻璃的主要成分為聚甲基丙烯酸甲酯。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種摻雜超小稀土上轉(zhuǎn)換納米晶的透明有機玻璃，其特征在于，所述稀土上轉(zhuǎn)換納米晶中Yb³⁺,A³⁺在MLnF₄：Yb³⁺,A³⁺中的摻雜濃度分別為10～40mol％和0.5～4mol％。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種摻雜超小稀土上轉(zhuǎn)換納米晶的透明有機玻璃，其特征在于，所述稀土上轉(zhuǎn)換納米晶與聚甲基丙烯酸甲酯的質(zhì)量比為600～15000ppm。

4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項所述的一種摻雜超小稀土上轉(zhuǎn)換納米晶的透明有機玻璃，其特征在于，所述聚甲基丙烯酸甲酯的平均分子量為30000～40000。

5.權(quán)利要求1-4任一項所述的一種摻雜超小稀土上轉(zhuǎn)換納米晶的透明有機玻璃的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)將稀土上轉(zhuǎn)換納米晶的甲苯溶液加入到聚甲基丙烯酸甲酯的丙酮溶液中，并持續(xù)超聲處理，通過超聲混合自加熱實現(xiàn)稀土上轉(zhuǎn)換核殼納米晶在有機玻璃中的均勻分散；

(2)將步驟(1)得到的混合溶液冷卻至室溫并冷凝成透明有機玻璃。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述超聲的條件為：時間為1～5h，超聲頻率為20～40KHz，超聲功率為500～1500W，超聲自加熱溫度升高20～50℃。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述稀土上轉(zhuǎn)換納米晶的制備包括以下步驟：

S1、制備晶種溶液：以Y、Gd、La、Lu、Er、Tm、Ho的稀土鹽水溶液為原料，按照化學(xué)計量比精確量取，加入油酸/1-十八烯混合溶液中，由室溫加熱至150～160℃后恒溫反應(yīng)50～60分鐘，加熱過程中需要對混合溶液持續(xù)攪拌，攪拌轉(zhuǎn)速為80～150r/min，然后降溫至30～50℃,并將攪拌轉(zhuǎn)速提高至300～400r/min，得前驅(qū)體溶液；將NH₄F的甲醇溶液和MOH的甲醇溶液混合超聲3～10s，然后迅速加入所述前驅(qū)體溶液中反應(yīng)30～60分鐘，進行納米晶的成核過程，得晶種溶液；其中，油酸與1-十八烯的體積比例為1:1～1:2；NH₄F的甲醇溶液和MOH的甲醇溶液混合超聲的時間需要嚴格控制在10s以內(nèi)，超聲頻率為20～40KHz，超聲功率為500～1500W；所述MOH為LiOH、NaOH、KOH中的一種或幾種；

S2、氬氣震蕩操作：將步驟S1得到的晶種溶液升溫至80～100℃，升溫速率為5～10℃/min；然后對其進行抽真空5～8分鐘，然后通入氬氣1～3分鐘，隨之抽真空5～8分鐘，再通入氬氣1～3分鐘，如此重復(fù)操作2～5次；氬氣震蕩操作過程中需要對混合溶液持續(xù)攪拌，攪拌轉(zhuǎn)速為250～320r/min；

S3、制備超小稀土上轉(zhuǎn)換核納米晶：將步驟S2得到的溶液繼續(xù)升溫至250～290℃，升溫速率為5～10℃/min，之后保溫反應(yīng)60～150分鐘，進行納米晶的生長過程，加熱和保溫過程中攪拌子轉(zhuǎn)速為300～400r/min；然后將溶液降至室溫，按體積比1:1加入無水乙醇，混合均勻后放入離心機中，離心轉(zhuǎn)速5000～8000r/min，離心時間4～10min，對離心下來的固體粉末加入甲苯溶液并超聲使納米顆粒分散，得核納米晶；

S4、制備稀土上轉(zhuǎn)換核殼納米晶：以步驟S3得到的納米晶為基礎(chǔ)，重復(fù)S1、S2、S3操作步驟，得到稀土上轉(zhuǎn)換核殼納米晶；其中，步驟S3得到的核納米晶與殼層稀土鹽前驅(qū)體一起加入，然后需要在90℃反應(yīng)30～60min去除溶液中的甲苯。