[發明專利]一種純綠色上轉換發光納米材料及其制備方法

在審

• 申請號: 202310417111.1
• 申請日: 2023-04-19
• 公開（公告）號: CN116426277A
• 公開（公告）日: 2023-07-14
• 發明（設計）人: 喬旭升;戴曉茹;陳東;董文坤;凌世生;冀皓麗;王思源
• 申請（專利權）人: 浙江大學;杭州安旭生物科技股份有限公司
• 主分類號: C09K11/62
• 分類號: C09K11/62;C01G15/00;B82Y30/00;B82Y20/00;B82Y40/00
• 代理公司: 浙江杭州金通專利事務所有限公司 33100
• 代理人: 黃素萍

本發明公開了一種純綠色上轉換發光納米材料及其制備方法，該純綠色上轉換發光納米材料化學表達通式為Ksubgt;3/subgt;Srsubgt;4?x?y?z/subgt;Insubgt;5/subgt;Fsubgt;26/subgt;：xYb,yEr,zPr，其中0.1≤x≤0.4，0.01≤y≤0.03,0.01≤z≤0.03，所述材料具有四方相晶格結構。本發明能夠解決現有的綠色熒光編碼材料發光單色性或色純度不高的問題。本發明的稀土摻雜純綠色上轉換納米材料反應溫度低、純度高、均勻性好、發光強度高、色純度高、單色性優異，在生物檢測如熒光編碼探針領域顯示出重大的應用前景。

技術領域

本發明涉及純綠色上轉換發光納米材料及其制備方法，具體涉及一種超亮單綠色稀土上轉換熒光的納米晶體材料及制備方法。

背景技術

稀土發光納米材料憑借其發光豐富、性質穩定、譜帶尖銳、壽命長、易于表面修飾、可避免生物自體熒光等特點在生物成像、防偽編碼、熒光顯示、溫度傳感等多領域存在廣泛的應用前景。以生物檢測為例，現有探針材料多為量子點和有機染料，然而這類材料存在毒性大、易光漂白和背景熒光干擾等缺點。稀土摻雜上轉換發光材料可以吸收生物窗口(650～1000nm)范圍內的光并轉化為可見光，既具有較高的組織穿透深度，又避免了生物自體熒光的干擾，從而提高了探測的靈敏度。然而，稀土上轉換納米晶體受限于稀土能級結構及躍遷方式，仍存在色純度不高、發光效率低下等問題，限制了其在生物領域的實際應用。如目前報道的稀土Yb、Er摻雜的六方相NaYF₄納米晶體在980nm激光器照射下可以獲得綠色發光，但較低的色純度和熒光強度限制了其作為生物探針的分辨率。因此，有必要從設計基質材料的角度來極大提高稀土純綠色發光效率。

發明內容

針對現有技術存在的上述問題，本發明所要解決的技術問題在于提供一種純綠色上轉換發光納米材料及制備方法，并且為設計和開發更多的其他種類單色稀土上轉換熒光納米晶提供新思路。

本發明的技術問題通過以下技術方案實現：

一種純綠色上轉換發光納米材料，其特征在于，其化學表達通式為K₃Sr_4-x-y-zIn₅F₂₆：xYb,yEr,zPr，其中0.1≤x≤0.4，0.01≤y≤0.03,0.01≤z≤0.03。該純綠色上轉換發光納米材料具有四方相晶格結構，空間群為P42/n。

優選的，該純綠色上轉換發光納米材料化學表達式為K₃Sr_3.76In₅F₂₆：0.2Yb，0.02Er，0.02Pr。

另一方面，本發明還提供的技術方案是：

一種純綠色上轉換發光納米材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1.將碳酸鉀、碳酸鍶、碳酸銦、氧化鐿、氧化鉺、氧化鐠分別溶解于三氟乙酸水溶液中，形成相應均勻澄清的三氟乙酸鹽溶液，并在85℃均勻攪拌蒸干溶劑后得到相應的固體粉末；

S2.將S1所得到的三氟乙酸鹽固體粉末按照一定化學計量比分散于油酸和油胺的混合溶劑中，并在氮氣氛圍下加熱至130℃攪拌2小時；

S3.將S2所得到的溶液快速升溫至350℃反應10min后，降至330℃保溫1h，隨后快速冷卻至室溫，并加入丙酮沉淀出產物；

S4.將S3所得產物用丙酮和環己烷多次離心洗滌，真空干燥，得到純綠色上轉換熒光納米晶材料。

進一步的，步驟S1中碳酸鉀、碳酸鍶、碳酸銦、氧化鐿、氧化鉺、氧化鐠分別溶解于體積濃度為20％、20％、20％、50％、50％、50％的三氟乙酸水溶液中。

進一步的，步驟S2中油酸、油胺的體積比為1:1；油酸用量與三氟乙酸鹽固體粉末的比例為6ml/1mmol。