[发明专利]一种稀土掺杂磷酸盐LnPO4:RE3+纳米发光颗粒的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于稀土掺杂纳米放光物质的制备领域，特别涉及一种稀土掺杂磷酸盐LnPO₄:RE³⁺纳米发光颗粒的制备方法。

背景技术

稀土掺杂纳米发光物质是一种重要的荧光材料，在发光二极管、激光器、光电转换器、光纤放大器以及三维显示器和防伪技术等的应用方面有不错的成绩。稀土掺杂纳米发光颗粒更是具有一系列突出的优点，如毒性低、化学稳定性高、发光强度高而稳定、无荧光闪烁、Stokes位移大等，在生物标记领域中应用，不仅能够克服有机类发光标记物质稳定性差的缺点，还能有效解决量子点的细胞毒性和光闪烁问题；又由于稀土磷酸盐基质对几乎所有的稀土离子都有很强的溶解性，并且在真空紫外区有较强的吸收，可以把吸收的能量传递给激活离子，发出较强的光，使得稀土磷酸盐为基质的发光材料成为很有前途的荧光材料。结合两者优势，稀土掺杂磷酸盐纳米发光颗粒在生物标记领域具有非常大的应用潜力，并且这种潜力已经逐渐被开发。

稀土掺杂磷酸盐LnPO₄颗粒的制备方法主要有：沉淀法、溶胶-凝胶法、水热法、高温固相法等。卡尔斯鲁厄大学的Gunnar Bühler（Angew.Chem.Int.Ed.,2006,45,4864-4867）采用微波辅助法制备了LaPO₄:Ce,Tb纳米颗粒，由于离子液体的作用提高了量子效率；科罗拉多大学的Mary J.Fisher（J.Phys.Chem.C,2008,112,1901-1907）运用溶剂-凝胶法制备LaPO₄:Eu纳米管；德克萨斯大学的Yuebin Li（Nanotechnology2010,21,125604-125610）研究了CePO₄:Tb/LaPO₄核壳结构纳米线的荧光性能；法国的V. Pankratov等（J.App.Phy.,2011,110,053522-053528）研究了LaPO₄:Ce,Tb纳米结构的表面特征对其荧光性能的影响。但以上制备的纳米颗粒不能同时满足水溶性、发光强度及分散性等条件，难以满足生物标记应用方面的要求。

微反应器是一种单元反应界面宽度为微米量级的微型化的化学反应系统，是90年代兴起的微化工技术。自2002年以来，微反应器技术在制备纳米颗粒，尤其是荧光量子点的制备上越来越普遍。微细管型微反应器传热速度快且均匀，在微细管内，一般反应溶液从室温升高到300°C的反应温度，仅需0.28s。且在微细管内可以通过调节流速来控制反应时间，控制颗粒的成核生长。因此，微细管型反应器适合纳米材料的合成，在制备过程中可以精确的控制反应时间和温度，从而得到粒径分布窄，发光性能好的单分散量子点。申请人已采用微反应器合成了稀土掺杂氟化物（LnF₃:Re³⁺）纳米发光颗粒，并申请了中国发明专利（公开号：CN 101157473A，CN 101381093A）。到目前为止，有关微反应器中使用水相溶剂合成稀土掺杂磷酸盐纳米发光颗粒的研究未见报道。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种稀土掺杂磷酸盐LnPO₄:RE³⁺纳米发光颗粒的制备方法，该方法可以合成出含不同稀土离子掺杂的磷酸盐纳米发光颗粒；合成的稀土掺杂磷酸盐（LnPO₄:RE³⁺）纳米发光颗粒的尺寸小、分散性好、粒径分布窄、发光性能好；合成工艺简单、所需生产设备简单，易于批量生产。

本发明的一种稀土掺杂磷酸盐LnPO₄:RE³⁺纳米发光颗粒的制备方法，包括：

（1）将稀土元素的多元醇溶液和NaH₂PO₄多元醇溶液，按1:1的加入比例，装入注射器，采用微注射泵推入微混合器混合，进入微细管中，微波加热反应，反应温度为70-130℃，得LnPO₄:RE³⁺纳米发光颗粒的多元醇分散液；