[发明专利]一种核壳结构上转换纳米晶的连续层层生长合成方法

说明书

技术领域

本发明属于纳米生物材料技术领域，具体涉及一种核壳结构上转换纳米晶合成方法。

背景技术

上转换材料是指能有效吸收长波长的近红外光而发射出短波长的可见光，即能吸收低能光子然后发射出高能光子的一类新型发光材料。与传统的下转换荧光材料相比，上转换发光材料具有高的化学稳定性、低的生物毒性和背景荧光、组织穿透深度较深等优点。这些独特的性质使得上转换材料在平板显示器、固体激光器、发光二极管，尤其是生物标记和生物成像方面具有十分广阔的应用前景。但是在上转换纳米晶实现这些应用之前，仍然有一些问题需要解决，比如：上转换纳米晶的荧光量子产率比较低；其荧光容易受到外界环境（尤其是水）的影响而引起淬灭等。为了弥补这些不足，人们发现在上转换纳米晶周围包裹一层惰性的壳层材料可以在一定程度上面提高其发光强度以及稳定性。但是最新研究结果表明：按照传统的方法得到的核壳结构的纳米晶的壳层是十分不均匀的，导致发光核不能完全有效的被壳层保护。为了使核能够被壳层完全保护以得到更高量子产率、高稳定性的上转换荧光纳米晶，开发一种简单有效的方法合成具有均匀壳层的核壳结构上转换荧光纳米晶显得尤为重要。

发明内容

本发明针对上转换纳米晶应用当中遇到的问题，提出了一种一锅法连续层层生长策略构筑具有多层壳层的核壳结构上转换纳米晶的方法。 

本发明提出的核壳结构上转换纳米晶合成方法，采用一锅法连续层层生长策略，以高沸点稀土溶液和三氟乙酸钠/钾/锂/钡（即三氟乙酸钠或三氟乙酸钾或三氟乙酸锂或三氟乙酸钡）的溶液作为前驱体，通过在高温条件下连续交替引入两种前驱体溶液，在上转换纳米晶核外表面行成多层壳层，实现对上转换纳米晶核的层层包裹。实验结果表明采用此种方法得到的核壳结构上转换纳米晶的核可以完全的被壳层包裹保护，而且包裹的壳层均一性好。

本发明中，所述核壳结构纳米晶，既可以是立方相核壳结构纳米晶，又可以是六方相核壳结构纳米晶。本发明可通过控制每次滴加壳层前驱体的量，可以实现对壳层厚度的连续调节，并且壳层厚度具有窄的尺寸分布；本发明还通过调节壳层前驱体的物种和滴加次序，实现对掺杂位置的调节。

本发明中，所述稀土溶液的制备方法为：将稀土的盐在真空条件下溶解在高沸点的溶剂当中；其中，稀土的盐选自：氯化物、硝酸盐、醋酸盐、氧化物、三氟乙酸盐、乙酰丙酮盐；包括的稀土元素为Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb或Lu；所述高沸点溶剂为：油酸、硬脂酸、癸酸、月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、十八烯、液体石蜡、橄榄油中的一种或者几种；溶解温度为20-150摄氏度，优选温度为100-140摄氏度；最终所得溶液的浓度为0.01 mol/L到5 mol/L，优选浓度为0.1-2 mol/L。

本发明中，所述的高沸点三氟乙酸钠/钾/锂/钡溶液的制备方法为：将三氟乙酸钠/钾/锂/钡盐（即三氟乙酸钠或三氟乙酸钾或三氟乙酸锂或三氟乙酸钡）溶解在高沸点的溶剂中；其中三氟乙酸钠/钾/钡盐为：三氟乙酸钠、三氟乙酸钾、三氟乙酸锂、三氟乙酸钡中的一种；高沸点溶剂为：油酸、硬脂酸、癸酸、月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、十八烯、液体石蜡、橄榄油中的一种或者几种；溶解温度为20-150摄氏度，优选浓度为30-80摄氏度。；最终所得溶液的浓度为0.01 mol/L到5 mol/L。优选浓度为0.4 -3mol/L。

本发明中，所述的在高温条件下连续交替引入壳层前驱体溶液，滴加温度为150-340摄氏度；每次引入高沸点稀土溶液与三氟乙酸钠/钾/锂/钡溶液的体积比例为10:1到1:10。优选比例为2:1到1:2。