[发明专利]一种上转换发光纳米颗粒的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于材料技术领域，尤其涉及上转换发光纳米颗粒的制备方法。

背景技术

上转换发光材料是在长波长光激发下能发出短波长光的发光材料。由于其独特的发光性能，其在固体激光器、传感器、太阳能电池、三维立体显示等领域得到了广泛应用。近年来纳米尺度上转换发光纳米材料作为生物探针得到了广泛关注，已有实际应用例子。与传统发光标记物（如量子点、有机染料）相比，上转换发光材料具有发光强度高，斯托克位移大等优点，其激发采用红外光，有效避免了生物样品自体荧光和散射光的干扰，降低了检测背景，提高了信噪比。因此上转换发光材料是一种很有前途的生物探针材料。

以NaYF₄为基质，镱、铒掺杂的上转换发光材料是目前效率最高的上转换发光材料。目前制备NaYF₄材料主要有：共沉淀法、金属有机法和水/溶剂热法。共沉淀法须经高温煅烧步聚，其容易导致纳米颗粒的团聚，粒径增大；金属有机法反应条件要求高（无水无氧氛围），原料成本高。水/溶剂热法反应活性高，合成的颗粒分散度好、结晶度高，是一种制备NaYF₄的理想方法，但常采用有机溶剂或引入羧酸络合剂、聚合物等表面保护剂，存在有机溶剂污染及成本较高的问题。如清华大学黄敏文等以共沉淀法制备前驱体，再与硼酸、尿素混合均匀，燃烧合成了镱、铒共掺杂氧钇化钠上转换发光材料（中国专利 200410086572.2）。东华大学周兴平等采用已烷、甲苯等非极性有机溶剂，加入阴离子表面活性剂，在常温下制备了NaYF₄基上转换荧光纳米材料，最小粒径可控制在10 nm左右（中国专利 ZL200710171321.8）；采用羧酸类络合剂络合钇离子，制备了NaYF₄基上转换荧光纳米材料，粒径控制在10-25 nm范围（中国专利 ZL200610116246.0）。东北大学王猛等以稀土长链脂肪酸盐为前驱体，在水-乙醇混合体系中溶剂热反应制备平均粒径为50 nm、分散性好的六方晶系NaYF₄上转换荧光纳米颗粒（中国专利 200910010469.2）。中国科学院长春光学精密机械与物理研究所孙雅娟等引入能与稀土离子配位基团的水溶性聚合物，水热法制备了水溶性好的NaYF₄上转换荧光纳米颗粒（中国专利 200910066783.2）。清华大学李亚栋等用溶剂热法制备了铒、镱共掺杂的具有不同形貌、不同尺寸的NaYF4上转换发光纳米颗粒（Chem. Mater.2007, 19, 727）。四川大学王琼华等通过喷射微波燃烧合成了平均粒径约30 nm的Er,Yb掺杂的NaYF₄上转换发光材料（光子学报，2008，12，2508）。

因此，开发一种水相反应、工艺简单、不加表面保护剂，成本较低的NaYF₄纳米颗粒的制备方法具有重要的应用价值。

 

发明内容

本发明的目的是提供一种水热法制备高质量上转换发光纳米颗粒的方法。本发明采用如下技术方案：

1、              一种上转换发光纳米颗粒的制备方法，以NaYF₄为基质，引入激活剂和敏化剂，在水热条件下反应生成上转换发光纳米颗粒。

2、              根据项1所述的制备方法，其特征在于，NaYF₄制备选用市售分析纯无机盐，如氟化钠NaF，硝酸钇Y(NO₃)₃·6H₂O、氯化钇YCl₃·6H₂O。

3、              根据项1所述的制备方法，其特征在于，激活剂为Er³⁺、Tm³⁺, 敏化剂为Yb³⁺，选用光谱纯试剂。

4、              根据项1所述的制备方法，其特征在于，发光中心和敏化中心的掺杂浓度分别为1-3%和10-20%。

5、              根据项1所述的制备方法，其特征在于，水热反应的温度控制在120-200摄氏度内，反应时间控制在1-20小时内。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：水相反应、工艺简单、不加表面保护剂、成本较低，制备的上转换发光纳米颗粒为结晶态、分散度好、发光强度高。

 

附图说明